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例谈解析几何中的非对称问题

2021-12-26李文东

数理化解题研究 2021年34期
关键词:韦达非对称表达式

李文东

(广东省中山市中山纪念中学 528454)

解析几何问题主要考查学生的转化与化归思想、推理论证能力、运算求解能力,体现了数学运算、逻辑推理等核心素养,其中尤其对于运算求解能力要求较高,因此怎样计算以及怎样优化解析几何的运算是一个很重要的问题,下面我们谈谈解析几何中非对称问题的处理策略.

(1)求椭圆C的方程;

(2)过点M(0,1)的直线l与椭圆C交于不同两点P,Q(异于顶点),记椭圆与y轴的两个交点分别为A1,A2,若直线A1P与A2Q交于点S,证明:点S恒在直线y=4上.

结合目标,消去x得:(y2+2)x1(y-2)=(y1-2)x2(y+2),此表达式中左右结构不对称,想要直接运用韦达定理比较困难.对此问题,我们有以下求解策略:

一、利用韦达定理进行齐次化

进一步将(y2+2)x1(y-2)=(y1-2)x2(y+2)整理得:(3x1+x2)y=4kx1x2+6x1-2x2,结合韦达定理知2kx1x2=3(x1+x2),代入前式可得:(3x1+x2)y=4kx1x2+6x1-2x2=6(x1+x2)+6x1-2x2=4(3x1+x2),依题意:3x1+x2≠0,否则此时A1P∥A2Q,故得y=4,即点S恒在直线y=4上.

评注本题的目标很明确,就是要证明交点S的纵坐标为定值,因此首先联立直线A1P和A2Q的方程,消去x,得到(3x1+x2)y=4kx1x2+6x1-2x2,但是此式中的x1,x2不对称,无法直接运用韦达定理.这里的想法是利用韦达定理得到2kx1x2=3(x1+x2),其本质是将二次表达式x1x2化为一次表达式x1+x2,从而实现齐次化的目的.

二、利用韦达定理进行消元

三、利用椭圆方程实现对称化

下面我们给出这类问题的几个变式题.

(1)求椭圆的方程;

(2)当|AP|=2|PB|,如图1,求直线l的方程.

图1

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