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2020年高考全国Ⅲ卷理科第20题的解答与拓展

2021-11-24林国红

数理化解题研究 2021年31期
关键词:探究

林国红

(广东省佛山市乐从中学 528315)

一、题目呈现

(1)求C的方程;

(2)若点P在C上,点Q在直线x=6上,且|BP|=|BQ|,BP⊥BQ,求△APQ的面积.

由于问题(1)较为简单,本文不作讨论,下面对问题(2)进行解答与探究拓展.

二、解法探究

分析由已知可得点B是定点,可考虑设P(x0,y0),Q(6,n),通过参数将题目的条件进行翻译与转化.

分析由题意,点P由直线BP与椭圆C确定,点Q由直线BQ与直线x=6确定,结合已知条件,利用直线BP的斜率k作为参数将题目的条件进行翻译与转化.

整理,得(1+16k2)x2-160k2x+(400k2-25)=0.

以下同解法1.

分析由条件|BP|=|BQ|,BP⊥BQ,可知由点P的坐标可以确定点Q的坐标,反之亦然.由于点Q的横坐标为6,故可用点Q的坐标来确定点P的坐标.仍然用斜率作为参数将题目的条件进行翻译与转化.

以下同解法1.

分析由椭圆的对称性,不妨设点P,Q在x轴上方.如图1,过点P作x轴垂线,垂足为点M,设x=6与x轴交于点N,由△PMB≌△BNQ,可求得点P坐标以及直线AQ的方程,根据点到直线距离公式和两点间的距离公式,即可求得C的面积.

解法4(平面几何角度)由椭圆的对称性,不妨设点P,Q在x轴上方.因为点P在C上,点Q在直线x=6上,且|BP|=|BQ|,BP⊥BQ,过点P作x轴垂线,垂足为点M,设x=6与x轴交于点N,如图1.

由于|BP|=|BQ|,BP⊥BQ,∠PMB=∠QNB=90°,又因∠PBM+∠QBN=90°,∠BQN+∠QBN=90°,故∠PBM=∠BQN,所以△PMB≌△BNQ.

所以|PM|=|BN|=6-5=1.

①当点P为(3,1)时,故|MB|=5-3=2.

因为△PMB≌△BNQ,所以|MB|=|NQ|=2,可得点Q为(6,2),如图2.

②当点P为(-3,1)时,故|MB|=5+3=8.因为△PMB≌△BNQ,所以|MB|=|NQ|=8,可得点Q为(6,8),如图3.

三、试题推广

将考题一般化,可以得到如下结论:

证明由椭圆的对称性,不妨设点P,Q在x轴上方,设P(xP,yP),Q(k,yQ).因为点P在C上,点Q在直线x=k上,且|BP|=t|BQ|,BP⊥BQ,过点P作x轴垂线,垂足为点M,设x=k与x轴交于点N,如图4.

由于|BP|=|BQ|,BP⊥BQ,∠PMB=∠QNB=90°,又因为∠PBM+∠QBN=90°,∠BQN+∠QBN=90°,故∠PBM=∠BQN,所以△PMB∽△BNQ.

整理,得yQx-(k+a)y+yQa=0,

即yQ(x+a)-(k+a)y=0.

四、类比拓展

经探究,在双曲线中也有类似的结论:

学……

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