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借助构造法 打破圆锥曲线“藩篱”

2020-09-10宋德银

数理化解题研究·高中版 2020年12期
关键词:构造法藩篱圆锥曲线

摘 要:圆锥曲线是高中数学阶段的重难点之一,构造法旨在抓住题目重点,根据题目已给信息来构造各种有利于解题的工具,比如构造方程或不等式,帮助学生有效解决圆锥曲线的问题,突破圆锥曲线解题的藩篱.

关键词:高中数学;圆锥曲线;构造法

中图分类号:G632      文献标识码:A      文章编号:1008-0333(2020)34-0011-02

在圆锥曲线类型的题目中,构造法能很好地发挥学生的创造性思维.在应用构造法解决圆锥曲线时,我们要善于结合题目要求以及自身联想构造出满足条件的数学对象,使圆锥曲线题型的解法突破常规,另辟蹊径.

一、构造不等式求解参数范围

探求圆锥曲线中的参数取值范围是近几年高考考查的热点与难点,学生要善于深入题目条件,挖掘题中的隐含信息构建与参数有关的不等式或者不等式组,将题目所求问题转化为求解不等式或不等式组的问题.

例1 设点M和N分别是椭圆C:

x2a2+y2=1(a>0)上不同的两点,线段MN最长为4.

(1)求椭圆C的标准方程;

(2)若直线MN过点Q(0,2),且OM·ON>0,线段MN的中点为P,求直线OP的斜率的取值范围.

分析 (1)当线段MN为长轴时,长度最长,4=2a,a=2,可得椭圆C的标准方程;(2)直线MN的斜率存在且不为0,设方程为y=kx+2,将其与椭圆的方程联立可得(1+4k2)x2+16kx+12=0,由Δ>0来构造不等式,并求解不等式,结合韦达定理求出直线OP斜率的取值范围.

解答 解:(1)因为线段MN最长为4,所以4=2a,即a=2,所以椭圆C的标准方程为x24+y2=1.

(2)直线MN的斜率存在且不为0,设其方程为y=kx+2,

二、构造方程求解最值问题

对于圆锥曲线这类复杂的数学题,往往会出现自变量与因变量的概念,因此我们可以根据需要结合有利的数学条件来进行思路框架的设计.针对题目的未知参数,将有关的条件构成方程组,通过解方程组最终确定最值或是确定范围.

例3 已知动圆C过点P(0,4),且在x轴上截得的弦长为8.

(1)求动圆的圆心C的轨迹方程;

(2)当点Q在椭圆E:y24+x2=1上移动,过点Q作曲线C的两条切线记作QA,QB,其中A,B为切点,椭圆的一个顶点为D(0,2),求|AD||BD|的最大值.

分析 (1)设圆心C的坐标,及圆与x轴的其中一个交点M,由椭圆可得C的坐标之间的关系,即求出动圆C的轨迹方程;

(2)设A,B,Q的坐标,求直线AB的方程并与椭圆方程联立,构造方程组,求出两根之和及两根之积,由题意得|AD||BD|的表达式,由Q的坐标的范围求出其最大值.

解答 (1)设动圆的圆心C(x,y),M为圆与x轴的其中一个交点,则|PC|=|CM|,则x2+(y-4)2=y2+42,可得x2=8y(x≠0),当x=0也满足方程,所以圆心C的轨迹方程为x2=8y.

构造法善于利用题目的有利条件,将难以直接解决的参数问题转化到方程或函数等数学问题上来,便于学生理解,也能提高学生的解题效率.应用构造法解决圆锥曲线的问题,有助于学生理解圆锥曲线的实际应用.

参考文献:

[1]张建中.巧用高中数学构造法解题[J].数理化学习(高三), 2013(10):14-15.

[2]蒋大明.构造齐二次式解决圆锥曲线的两类定值问题[J].数学教学通讯,2010(5):39-40.

[3]崔世轮.试分析“构造法”在高中数学解题中的运用[J].数理化解题研究,2017(16):57-58.

[責任编辑:李 璟]

收稿日期:2020-09-05

作者简介:宋德银(1981.8-),男,安徽省天长人,硕士研究生,中学一级教师,从事数学教学研究.

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