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圆锥曲线动点问题探究

2019-11-20叶婷婷

中学课程辅导·教学研究 2019年15期
关键词:延长线动点定点

◎ 叶婷婷

此题为笔者所在学校的一次月考题,得分率很低,图1中P、Q两点分别在椭圆和圆上运动。随着动点的移动,我们发现线段|PQ|与|PF2|的长度都在发生变化,两个一起变化的时候,学生就束手无策了。那么,教师在讲课过程中就应该让学生先研究其中一个动点。因此,先把点Q看成定点,这样此题就变成了求动点P到两个定点之间的距离之和的最大值。根据三角不等式和椭圆的定义有,|PQ|+|PF2|=|PQ|+2a-|PF1|=|PQ|-|PF1|+6≤|QF1|+6(图2)。

图2

根据图2,当点P在线段|QF1|的延长线与椭圆交点P1的位置时,|PQ|+|PF2|取得最大值|QF1|+6。接下来,我们再看点Q的运动。点Q是圆上的动点的,要使|QF1|取得最大,点Q在F1C的延长线且与圆C相交的点Q1时:

然而,在解题过程中,其实很多学生并不能想到先把其中的点Q当成定点。“Q点在圆周上运动,怎样才能想到把它先当做定点呢?”如果我们仔细研究Q点的轨迹,它是在一个以C为圆心的圆周上运动。此圆圆心为C,假设它的半径r不确定,当我们把此圆的半径变得无穷小的时候,圆就压缩成了一个点C(图3),此时,点Q与点C重合,我们有|PQ|+|PF2|=|PC|+|PF2|,再根据椭圆定义有|PC|+2a-|PF1|=|PC|-|PF1|+6,根据三角不等式找到点P满足的位置。这样点P的位置找到之后,再考虑把圆的半径r慢慢变大,再考虑对应点Q的位置,就很容易理解了。这里采取的极限思想其实就是把圆的半径无穷小,将圆压缩成一个点,让学生更好地先找到动点P的位置。

图3

其实,本题除了考虑把圆压缩成一个点这一极限方法外,我们还可以考虑把椭圆压缩(图4),椭圆压缩扁了之后就是一条线段F1F2,长度为6,点P 在 F1F2上运动且满足:|PF2|=6-|PF1|,|PQ|+|PF2|=|PQ|+6-|PF1|≤|QF1|+6。

图4

此时,我们很容易知道Q在F1C的延长与圆的相交点处。找到Q点的特征之后,再慢慢把线段还原成椭圆,也就能够找到点P的位置,相信这两种极限思想(圆压缩成点,椭圆压缩成线段),都能够有助于学生更加深刻地理解题目。类比椭圆和圆取极限的压缩,双曲线压缩之后是两条射线。

总之,用极限的思想把圆锥曲线特殊化,利用极限位置找到动点取到最值时的特征,再将圆锥曲线还原,不乏是我们平时研究试题一种巧妙的方法,也是我们探索该类问题的一种新颖的路径。

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