减少解几试题计算量的十种方法.doc
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1、1 减少解几试题计算量的十种方法 在数学试卷中,解析几何题的繁杂运算是令学生感到头痛的首要问题. 其实,许多解析几何题中的繁杂计算,不是不可避免的.常见的策略是: (1 1)设而不求)设而不求. . 【题 1】 (湖北黄冈,元月考,10 题) 已知直线 l 交椭圆 4x2+5y2=80 于 M、N 两点,椭圆与 y 轴的正半 轴交于 B 点,若BMN 的重心恰好落在椭圆的右焦点上,则直线 l 的方程是 ( ) A.6x5y28=0 B.6x+5y28=0 C.5x+6y28=0 D.5x6y28=0 【分析】如图,椭圆的右焦点既是BMN 的重心,容易求出边 MN 的中点 坐标,那么求直线 l
2、的方程,关键在求该直线的斜率. 若用常规方法,须设直线的点斜式方程,代入椭圆方程,而后利用韦达定 理及线段的中点公式求之.显然这个计算量是不菲的.更好的方法是: 【解析】由 22 22 45801 2016 xy xy.椭圆上顶点 B(0,4),右焦点 F(2,0).为BMN 的重心,故线段 MN 的中点为 C(3,-2). 设直线 l 的斜率为 k.,点 1122 ,M x yN x y在椭圆上, 22 11 22 22 4580 4580 xy xy 1212 12121212 1212 4466 450 5545 yyxx xxxxyyyyk xxyy 所求直线方程为 6 2365280
3、 5 yxxy,选 A. 【评注】我们用参数设置了 M,N 两点的坐标,但在解题过程中没有也不必要去求这些参数,而是根据 它们应该满足的题设条件剖析出所需要的结果.这种的解题方法叫做设而不求设而不求. (2)使用特值)使用特值 【题 2】 (湖北重点中学 4 月联考,理科 8 题)在离心率为 6 5 的双曲线 22 22 10 xy ab ab 中,F 为 右焦点,过 F 点倾斜角为 60的直线与双曲线右支相交于 A,B 两点,且点 A 在第一象限,若,AFmFB则 m=( ) A.2 B.3 C.4 D.5 x y O B 0 4( , ) M N F 2 0( , ) C 32( ,- )
4、 图 1 2 【分析】按常规求 m 值,必先求向量AFFB与之长.由于双曲线的 方程无法确定,又必须使用参数,其计算量之大是让人望而生畏的. 注意到本题最终要求的是比值,根据相似原理,比值只与图形的形 状有关.也就是说,无论将原图放缩多少倍,都不影响最终的计算结果. 所以我们可以通过取特值,让方程具体化. 【解析】 6 5 c e a .不妨设 222 5,6,11accab =+b,双曲线 方程为: 22 1 2511 xy ,其右焦点6,0F,设 6, 3Att,代入双曲线方程: 2 2 11 625 325 11tt 2 641321210tt 1611 4110.tt于是 1 12 2
5、 1111 ,4 416 t ttm t ,故选 C. (3)平几给力)平几给力 【题 3】 (2011.武汉四月调考.15 题)过圆 C: 222 00 (,)xyRM xy内一定点作一动直线交圆 C 于 两点 P、 R, 过坐标原点 O 作直线 ONPM 于点 N, 过点 P 的切线交直线 ON 于点 Q,则OM OQ= 。 【分析】与圆有关的问题可以优先利用平面几何知识.题设条件 中既有垂线又有切线,容易构成直角三角形,故求两向量的数量积 容易想到直角三角形中成比例的线段. 【解析】如图 4,连 OP,则 OPPQ.但是 OQPR 于 N,根据 直角三角形的射影性质有: 2 2 OQ O
6、NOPR 2 cosOM OQOQ OMOQ ONR 即 2 OM OQR. (4)减少参数)减少参数 【题 4】 (北京西城元月考.13 题)双曲线 22 :1C xy的渐近线方程为 若双曲线C的右顶点为A,过A的直线l与双曲线C的两条渐近线交于,P Q两点,且2PAAQ,则直线 l的斜率为 【分析】第一空,简单;难点是第二问. y A B FO A1 B1 x 图 3 x y O P R Q N 图 2 3 x y O A 1 0(,) P Q 按常规,为求直线l的斜率,必先确定 P 或 Q 的坐标.但由现有 条件却确定不了, 因此退而求 P,Q 两坐标之间的关系.但是两点的坐 标有 4
7、个未知量, 计算太过繁杂.故考虑减少未知量, 使运算量减半. 【解析】设 1122 ,P x yQ x y.当2PAAQ时, 12 20yy.设直线:1PQ yk x.令 x=y,得 1 1 , 1 k yk yy k 令 x=-y,得 2 1 , 1 k ykyy k 于是: 212 00,0 1111 kk k kkkk 1 210kk 【别解】 (巧用中点公式)如图设 P(a,a),则 P 关于 A(1,0)的对称点为 R(2-a,-a), AR 的中点 3 , 22 aa Q 符合所设条件且在直线 y=-x 上, 3 0 33 3 2 ,3 3 222 2 1 2 PQ aa Pk 得
8、 (5)回归定义)回归定义 【题 5】 (山西师大附中,元月考,8 题)设 12 FF,是双曲线 22 22 10,0 xy ab ab 的左,右两个焦 点,若双曲线右支上存在一点 P,使 22 0.OPOFF P(O 为坐标原点) ,且 12 3PFPF,则双曲 线的离心率是( ) 3231 . 32. 31 22 ABCD 【分析】根据向量加法的平行四边形法则, 2= ,OPOFOQ 2 OQF P 2 OQF P且必过的中点.可知 12 PFF为直角三角形. 这就为用定义法求离心率创造了条件. 【解析】不妨设双曲线的半焦距 c=1,.令 21 = ,3 ,23 1PFrPFrar则, 1
9、2 90 ,FPF但是 2222 2 1212 ,341.PFPFFFrrr即,得 于是 3 12 ,31 231 c ae a ,选 D 得 k=3. 图 4 图 5 x y P O F1 F2 Q M 4 (6)正难则反)正难则反 【题【题 6】 (北京海淀,】 (北京海淀, 5 月考,月考, 7 题)题) 若椭圆 1 C:1 2 1 2 2 1 2 b y a x (0 11 ba) 和椭圆 2 C:1 2 2 2 2 2 2 b y a x (0 22 ba)的焦点相同且 12 aa.给出如下四个结论:椭圆 1 C 和椭圆 2 C 一定没有公共点; 11 22 ab ab ; 2 2
10、2 1 2 2 2 1 bbaa; 1212 aabb.其中,所有正确结论的序号是( ) A B. C D. 【分析】各选项都需鉴别 3 个命题,太繁了. 此外,正面论证哪 3 个命题正确,太费事了.于是将原命 题转换为:其中不正确结论的序号是: A. B. C. D. 此外,4 个选项中,最容易用特值否定的是,故有 【解析】构造椭圆 222 2 1212 :1:1. 251610 xyx CCyCC及显然与焦点相同 1111 2222 510 2,4. 210 abab abab 但是这里,故结论不成立,选 B. 【评注】以上的解题方法,简单得太过离奇了,因此有人怀疑,这种解法是否合理. 首
11、先,在考场上,这种解法是完全站得住脚的.既然结论在特殊情况下是不正确的,那么在一般情况 下就绝无正确的可能,这是因为:任何真命题都是“放之四海而皆准”的. 以下,我们再用直接法(即通法)论证:其他 3 个结论的正确性. 既是两椭圆焦点相同,那么 2222222222 1211221212 ccababaabb.结论正确; 结论:两椭圆没有公共点等价于两曲线方程组成的方程组无解. 22 22 2222 112222 2121 22222222 22 12121212 22 22 1 1111 00 1 xy ab aabb xyxy aabba ab b xy ab 既然结论正确,且已知 12
12、aa , 22 2222 2121 2222 1212 0,=0. xy aabb a ab b 故必 最后的方程无解, ,这就证明了结论是正确的. 要考察结论是否正确,仅从数据推理是困难的,需采用数形结合的方法. x y F O B1 B2 5 图 8-1 既然结论正确,即两椭圆没有公共点.已知 12 aa,所以椭圆 1 在 椭圆 2 的外面. 如图 6,设两椭圆公共右焦点为 F,上顶点分别为 12121212 ,-,B BFBBFBFBBB,中,故必 1212 aabb 这就是说,结论也是正确的.既然结论正确,故选 B. 请各位分析一下,两种解法效果相同,可是付出的代价,是不是有天壤之别呢
13、? (7)数形结合)数形结合 【题【题 7 7】 (北京西城】 (北京西城.5.5 月考,月考, 5 5 题)题) 双曲线 22 22 1 xy ab 的渐近线与圆 22 (2)1xy相 切,则双曲线离心率为( ) (A)2 (B)3 (C)2 (D)3 【分析】既是已知圆与双曲线的渐近线相切,故不妨先画出图形再考查其数量关系 【解析】如图,圆 C 的圆心为 C(0,2),且半径 r=1. 双曲线的渐近线: b l yx a 切圆 C 于点 A,则AOC 是含 30角的 直角三角形,60 ,tan603, b AOx a 于是 22 2 32 ca e a ,选 C. (8)三角代换)三角代换
14、 【题【题 8 8】 (】 (2007.2007.重庆卷,重庆卷,2222 题)题)如图,中心在原点 O 的椭圆的右焦点为 F(3,0) ,右准线 l 的方程为:x = 12。 (1)求椭圆的方程; (2)在椭圆上任取三个不同点 321 ,PPP, 使 133221 FPPFPPFPP,证明 | 1 | 1 | 1 321 FPFPFP 为定值,并求此定值. 【分析】本题选自 07.重庆卷.22 题,是压轴题. 难度很大.动手前一定要选择好恰当的破题路径, 否则将陷入繁杂的计算而不得自拔. 有关的 3 条线段都是焦半径,企图用椭圆的第一定义或两点距离公式出发将是徒劳的. 图 7 x y O C
15、02 (,) b y x a = A 图 6 x y O F P1P2 P3 l 6 图 8-2 正确的解题途径是: (1)利用椭圆的第二定义; (2)题中有 3 个相等的角 度,应不失时机地引入三角知识. 【解析】椭圆的半焦距 c=3,右准线 x = 12 2 2222 12,12 336,27 a abac c . 故椭圆方程为: 22 1 3627 xy ,其离心率 1 2 e . 如图 8-2 设 111222333 ,P x yP x yP x y为椭圆上符合条件的三点, 令 112233 ,FPr FPrFPr. 作 P1H1l于 H1,令 111 PHd, 设 P1Fx= 则 P
16、2Fx= +120 P3Fx= 120 - . 于 是 11 1 12 2 redx, 而 11111 9 3c o s,29c o s 2c o s xrrrr . 同理: 23 99 , 2cos(120)2cos(120) rr .于是 123 1111 2cos2cos(120)2cos(120) |9FPFPFP 12 6cos2cos120 cos 93 ,故为定值. 【评注】如果读者有极坐标的有关知识,则本题的解法将更为简洁【评注】如果读者有极坐标的有关知识,则本题的解法将更为简洁 (9)命题转换)命题转换 【题 10】 (湖北重点学校 4 月考,19 题)椭圆的两焦点坐标分别为
17、 12 3,0 ,3,0FF,且椭圆过点 1 3, 2 .(1)求椭圆的方程; (2)过点 6 ,0 5 l 作直线交该椭圆于 M,N 两点(直线l不与 x 轴重 合) ,A 为椭圆的左顶点,求证; 2 MAN . 【分析】 (1)问,简单; (2)问,点 6 ,0 5 的横坐标为分数,显然会给以下的计算带来不小的麻烦. 所以考虑转换为等价命题,使运算中不再含有分数. 【解析】 (1)由条件知椭圆半焦距3c , 1 3, 2 P 点在椭圆上, x y O F l Pxy111(,)Pxy222(,) Pxy333(,) 120 H1 7 22 2 2 12 11111 71 2 302 222
18、22 22 aPFPF 2 2 1,1 4 x by于是所求椭圆方程为 (2)将所求椭圆的长,短轴各自扩大 5 倍,根据相似原理,原命题等价于:过6,0Q 点作直线l交 椭圆 22 1 10025 xy 于 M,N 两点(直线l不与 x 轴重合) ,A 为椭圆的左顶点,求证; 2 MAN . 设所求直线:6yk x,代入 22 4100 xy: 2222222 4123610014481441000 xkxxkxk xk 于是 22 1212 22 48144100 , 1 41 4 kk xxx x kk . 22 12121212 66636y ykxxkxxxx 1122121212 1
19、0,10,10100AM ANxyxyx xxxy y 222 1212 110610036kxxkxxk 2222 2 22 114410048106 10036 1 41 4 kkkk k kk 424224 2 1 144441002884801004361440 14 kkkkkk k 这就证明了: 2 MAN . (10)先猜后证)先猜后证 【题【题 11】 (湖北华师一附中】 (湖北华师一附中.2010 .5 月考月考.19 题)题) 以 12 (0, 1),(0,1)FF为焦点的椭圆C过点P( 2 2 ,1)()求椭圆C的方程; ()过点S( 1 3 ,0)的动直线l交椭圆C于A
20、、B两点,试问:在坐标平面上是否存在一个定点T, 使得无论l如何转动,以A B为直径的圆恒过点T? 若存在,求出点T的坐标;若不存在,请说明理由 【分析】本题难点在第()问.考察曲线是否通过定点,用一般方法很难发现,所以先考察特殊图形, 推测出可能的结果,而后再加证明. x y OA10 0(-, )Q6 0(- , ) M xy(,)11 N xy(,)22 图 9 8 () 解法一(定义法)(定义法) :设椭圆方程为 22 22 1 yx ab (0)ab,由已知1c 。 又 22 22 22 2202 2 22 a 所以 222 2,1abac, 椭圆 C的方程是 2 x+ 2 2 y
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