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浅析极坐标思想在求解抛物线问题中的应用

2018-04-21张小峰吴仕栋

考试周刊 2018年38期
关键词:抛物线

张小峰 吴仕栋

摘要:本文主要是从极坐标的角度来考虑焦点弦问题,尤其是当其中一个焦半径与另一个焦半径之间呈倍数关系时,在求解直线的方程时,运用极坐标思想可以极大地简化运算过程,缩减运算量。

关键词:极坐标;焦点弦;抛物线

一、 极坐标的概念

在平面内取一个定点O,叫极点,引一条射线Ox,叫做极轴,再选定一个长度单位和角度的正方向(通常取逆时针方向)。對于平面内任何一点M,用ρ表示线段OM的长度(有时也用r表示),θ表示从Ox到OM的角度,ρ叫做点M的极径,θ叫做点M的极角,有序数对(ρ,θ)就叫点M的极坐标,这样建立的坐标系叫做极坐标系。通常情况下,M的极径坐标单位为1(长度单位),极角坐标单位为rad(或°)。

二、 问题的提出

抛物线问题的求解过程中,经常会涉及求解“定长”问题,但是在很多解析几何问题中题设条件是呈直角坐标形式,求解过程比较冗杂,不利于问题的求解。如果转变思路,将这一类问题转化为极坐标问题,以通俗易懂的思想替代繁杂的求解过程,将能收到良好的效果。建立极坐标系,是解决这类问题的关键。

三、 问题的求解及证明

假设抛物线方程为y2=2px(p>0),F为抛物线的焦点,直线l经过点F并与抛物线相交于A,B两点,试证明:1|AF|+1|BF|=2p。

在这个题目中我们常用的方法是假设出直线l的方程为y=kx-p2,设A,B的坐标分别为(x1,y1),(x2,y2),由焦半径公式可以得|AF|=x1+p2,|BF|=x1+p2,可以算出1|AF|+1|BF|,再由x1与x2的关系就可以得证,但是这样计算量比较大,我们可以用极坐标的思想来证明,证明如下:

令|AF|=ρ,|BF|=ρ′,∠AFH=∠BFG=θ,由抛物线的定义得ρ=|AF|=|AC|,ρ=p+ρcosθ,同理可得ρ′=p|ρ′cosθ。……

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