解析几何计算处理技巧
中学解析几何是将几何图形置于直角坐标系中,用方程的观点来研究曲线,体现了用代数的方法解决几何问题的优越性,但有时运算量过大,或需繁杂的讨论,这些都会影响解题的速度,甚至会中止解题的过程,达到“望题兴叹”的地步.特别是高考过程中,在规定的时间内,保质保量完成解题的任务,计算能力是一个重要的方面.为此,从以下几个方面探索减轻运算量的方法和技巧,合理简化解题过程,优化思维过程.
考点一 回归定义,以逸待劳
回归定义的实质是重新审视概念,并用相应的概念解决问题,是一种朴素而又重要的策略和思想方法.圆锥曲线的定义既是有关圆锥曲线问题的出发点,又是新知识、新思维的生长点.对于相关的圆锥曲线中的数学问题,若能根据已知条件,巧妙灵活应用定义,往往能达到化难为易、化繁为简、事半功倍的效果.
x22
[典例] 如图,F1,F2是椭圆C1:+y=1与双曲线C2的公共焦点,A,B分别是C1,C2在第二、四象
4限的公共点.若四边形AF1BF2为矩形,则C2的离心率是( )
A.2
36
B.3C. D.
22
[解题观摩] 由已知,得F1(-3,0),F2(3,0),设双曲线C2的实半轴长为a, |AF1|+|AF2|=4,??
由椭圆及双曲线的定义和已知,可得?|AF2|-|AF1|=2a,
??|AF1|2+|AF2|2=12,所以双曲线C2的离心率e=[答案] D [关键点拨]
本题巧妙运用椭圆和双曲线的定义建立|AF1|,|AF2|的等量关系,从而快速求出双曲线实半轴长a的值,进而求出双曲线的离心率,大大降低了运算量.
[对点训练]
1.如图,设抛物线y2=4x的焦点为F,不经过焦点的直线上有三个不同的点A,B,C,其中点A,B在抛物线上,点C在y轴上,则△BCF与△ACF的面积之比是( )
|BF|-1|BF|2-1|BF|+1|BF|2+1
A. B.C. D. |AF|-1|AF|2-1|AF|+1|AF|2+1
p
2|BF|-1S△BCF|BC|xB解析:选A 由题意可得====. p|AF|-1S△ACF|AC|xA
|AF|-
2
|BF|-
|PF|
2.抛物线y2=4mx(m>0)的焦点为F,点P为该抛物线上的动点,若点A(-m,0),则的最小值为________.
|PA|
2
解析:设点P的坐标为(xP,yP),由抛物线的定义,知|PF|=xP+m,又|PA|2=(xP+m)2+y2P=(xP+m)+4mxP,
解得a2=2,故a=2.36
=. 22
则(2|PF|2)=?xP+m?=|PA|?xP+m?2+4mxP
111|PF|2
≥=(当且仅当xP=m时取等号),所以≥,4mxP4mxP2|PA|21+1+22
?xP+m??2xP·m?
|PF|2
所以的最小值为.
|PA|2
答案:
2
2
考点二 设而不求,金蝉脱壳
设而不求是解析几何解题的基本手段,是比较特殊的一种思想方法,其实质是整体结构意义上的变式和整体思想的应用.设而不求的灵魂是通过科学的手段使运算量最大限度地减少,通过设出相应的参数,利用题设条件加以巧妙转化,以参数为过渡,设而不求.
x2y2
[典例] 已知椭圆E:2+2=1(a>b>0)的右焦点为F(3,0),过点F的直线交E于A,B两点.若AB的
ab中点坐标为(1,-1),则E的标准方程为( )
x2y2x2y2x2y2x2y2
A.+=1 B.+=1 C.+=1 D.+=1 453636272718189[解题观摩] 设A(x1,y1),B(x2,y2),则x1+x2=2,y1+y2=-2,
??xy
?a+b=1,
222222x2y2112+2=1,ab
2
①
?x1+x2??x1-x2??y1+y2??y1-y2?
①-②得+=0, 22ab②
y1-y2b2?x1+x2?b20+11b21
所以kAB==-2=2.又kAB==,所以2=.又9=c2=a2-b2,
a2x1-x2a?y1+y2?a3-12x2y2
解得b=9,a=18,所以椭圆E的方程为+=1.
189
2
[答案] D [关键点拨]
(1)本题设出A,B两点的坐标,却不求出A,B两点的坐标,巧妙地表达出直线AB的斜率,通过将直线AB的斜率“算两次”建立几何量之间的关系,从而快速解决问题.
(2)在运用圆锥曲线问题中的设而不求方法技巧时,需要做到:①凡是不必直接计算就能更简洁地解决问题的,都尽可能实施“设而不求”;②“设而不求”不可避免地要设参、消参,而设参的原则是宜少不宜多.
[对点训练]
x2y2
1.已知O为坐标原点,F是椭圆C:2+2=1(a>b>0)的左焦点,A,B分别为C的左、右顶点.P为C
ab上一点,且PF⊥x轴.过点A的直线l与线段PF交于点M,与y轴交于点E,若直线BM经过OE的中点,则C的离心率为( )
1123A. B. C. D. 3234解析:选A 设OE的中点为G,由题意设直线l的方程为y=k(x+a),
|OG||OB|分别令x=-c与x=0得|FM|=k(a-c),|OE|=ka,由△OBG∽△FBM,得=,
|FM||FB|
1ka2ac11即=,整理得=,所以椭圆C的离心率e=.
a33k?a-c?a+c
1x2y2
2.过点M(1,1)作斜率为-的直线与椭圆C:2+2=1(a>b>0)相交于A,B两点,若M是线段AB的中
2ab点,则椭圆C的离心率等于________.
?
解析:设A(x,y),B(x,y),则?xy
?a+b=1,
1
1
2
2
222222x2y2112+2=1,ab
?x1-x2??x1+x2??y1-y2??y1+y2?
∴+=0,
a2b2y1-y2b2x1+x2y1-y21
∴=-2·.∵=-,x1+x2=2,y1+y2=2,
ay1+y2x1-x22x1-x2
b21c2
∴-2=-,∴a2=2b2.又∵b2=a2-c2,∴a2=2(a2-c2),∴a2=2c2,∴=. a2a2即椭圆C的离心率e=答案:
2
2
2. 2
考点三 巧设参数,变换主元
换元引参是一种重要的数学方法,特别是解析几何中的最值问题、不等式问题等,利用换元引参使一些关系能够相互联系起来,激活了解题的方法,往往能化难为易,达到事半功倍.
常见的参数可以选择点的坐标、直线的斜率、直线的倾斜角等.在换元过程中,还要注意代换的等价性,防止扩大或缩小原来变量的取值范围或改变原题条件.
x2y2
[典例] 设椭圆2+2=1(a>b>0)的左、右顶点分别为A,B,点P在椭圆上且异于A,B两点,O为坐标
ab原点.若|AP|=|OA|,证明直线OP的斜率k满足|k|>3.
y=kx0,??0
[解题观摩] 法一:依题意,直线OP的方程为y=kx,设点P的坐标为(x0,y0).由条件得?x2 y200
+=1,22??ab消去y0并整理,得
a2b22
x0=222.①由|AP|=|OA|,A(-a,0)及
ka+b
y0=kx0,
-2a222
得(x0+a)2+k2x2, 0=a,整理得(1+k)x0+2ax0=0.而x0≠0,于是x0=1+k2a2(代入①,整理得(1+k)=4kb)+4.又a>b>0,故(1+k2)2>4k2+4,即k2+1>4,因此k2>3,所以|k|
22
2
>3.
法二:依题意,直线OP的方程为y=kx,可设点P的坐标为(x0,kx0).
2
x2k2x0x2k2x20002
由点P在椭圆上,得2+2=1.因为a>b>0,kx0≠0,所以2+2<1,即(1+k2)x20<a.② abaa
-2a222由|AP|=|OA|及A(-a,0),得(x0+a)2+k2x2=a,整理得(1+k)x+2ax=0,于是x=, 0000
1+k2