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运用数形结合解答圆锥曲线题

2022-08-01吴伟燕

数理化解题研究 2022年19期
关键词:设点结合法抛物线

吴伟燕

(浙江省宁波市姜山中学 315191)

圆锥曲线习题一般难度较大,对学习者的分析以及运算能力要求较高.为提高学习者解答圆锥曲线题的能力,应注重解题方法的灌输,尤其应做好数形结合法在解题中的应用示范,提高学习者的数形结合意识,使其更好地把握应用细节,顺利、高效突破相关习题.

1 借助数形结合求直线斜率

直线与圆锥曲线的关系是高中数学中的热门考点.解答该类问题的思路有两种:一种是代数方法,借助复杂的运算进行求解.一种是几何方法,通过数形结合,借助几何图形的相关性质进行解答.

该题难度中等.因不知道点M的具体位置,因此,解题时应先分析出点M的位置.根据题干描述画出对应图形,运用数形结合法借助直线平行性质寻找角度和|MF|与|MA|比值的关系得出直线与抛物线相切,而后合理设出直线参数不难解答.

解析设点M为第一象限的点,过点M向直线x=-1引垂线,垂足为点B,画出图1所示图形,则BM∥x轴,∠BMA=∠MAF.

图1

设直线AM为y=k(x+1),将其和y2=4x联立,整理,得k2x2+(2k2-4)x+k2=0.

其中Δ=-16k2+16=0,解得k=±1,将k=1代入①解得x=1,此时y=±2,即M(1,2).

2 借助数形结合求离心率

解答问题不仅需要搞清楚圆锥曲线中各参数之间的关系,如椭圆以及双曲线方程中a,b,c的关系是不一样的,而且离心率的范围也不同,需要具体问题具体分析,尤其是提高数形结合应用意识,迅速找到解题的切入点.

该题难度中等,考查的知识点较多.很多学习者阅读题目后不加思索,只考虑一种情况,导致求得的结果不全面.

解析根据题干描述不确定A,B的位置关系,需要进行分类讨论.

图2

(2)当点A,B在y轴异侧时,设点A在第一象限,如图3,则|AF|=b,|OF|=c,|OA|=a.

图3

由勾股定理可得|OB|2=|AB|2+a2.

则∠BOA=∠AOF=60°.

3 借助数形结合求最值

求解圆锥曲线相关的最值问题时常将其转化为函数或者不等式问题,运用函数以及不等式的性质进行分析.但是该种解题思路的运算量较大,尤其在解答选择题、填空题时应注重另辟蹊径,避免不必要的时间浪费.其中运用数形结合法,借助等量代换、对称等知识可达到化难为易的良好效果,是解答圆锥曲线选择题以及填空题的常用方法.

例3已知抛物线y2=4x上存在一点A(4,4),点F是抛物线的焦点,在直线x=-1上存在一动点P,则|PA|+|PF|的最小值为( ).

该题难度不大,但是具有一定技巧,若采用的解题思路不正确,则难以有效突破.课堂上可预留时间先要求学习者思考,而后运用数形结合思想进行解答,并要求学习者做好听课总结,在头脑中建立清晰的解题模型.

解析由抛物线的方程为y2=4x,易求得点F(1,0)以及准线为直线x=-1.要求|PA|+|PF|的最小值则可运用几何知识进行分析.

根据题意画出图4所示图象,设点F关于直线x=-1的对称点为F′(-3,0),连接PF′,则|PF′|=|PF|,即|PA|+|PF|=|PA|+|PF′|.

图4

4 借助数形结合求范围

解答圆锥曲线参数范围类的问题常转化为求解函数的值域问题.解题时先构建函数,而后分析出函数定义域范围.但是针对部分圆锥曲线习题根本无法构建相关函数,运用函数方法行不通.在这种情况下应注重考虑运用数形结合法进行解答.

A.[2,+∞) B.[1,2] C.[1,+∞) D.(0,2]

对于a|x|+b|y|=1,当x>0,y≥0时为直线ax+by=1;当x≥0,y≤0时为直线ax-by=1;当x≤0,y≥0时为直线-ax+by=1.

图5

本文结合自身教学经验,选择四道较为典型的习题,探讨数形结合在解答圆锥曲线中的应用,得出如下结论:其一,圆锥曲线习题设问的角度、考查的知识点存在较大差异,但是牢固掌握圆锥曲线的图象、性质是解题的基础.其二,影响圆锥曲线解题正确率的因素较多,其中运算能力、解题思路带来的影响较为明显.

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