蘇金鳳
數(shù)學(xué)思想方法是在一定的數(shù)學(xué)知識、數(shù)學(xué)方法的基礎(chǔ)上形成的數(shù)學(xué)意識和方略,它對理解、掌握、應(yīng)用數(shù)學(xué)知識和數(shù)學(xué)方法,解決數(shù)學(xué)問題能起到促進(jìn)和深化的作用.圓錐曲線是解析幾何乃至高中數(shù)學(xué)重要內(nèi)容,也是數(shù)學(xué)思想方法的重要載體,方程的思想方法在圓錐曲線中有著廣泛的應(yīng)用.
在解決數(shù)學(xué)問題時,對于一些形式上看是以非方程的問題出現(xiàn)時,但經(jīng)過一定的數(shù)學(xué)變換或構(gòu)造,使這一非方程問題轉(zhuǎn)化為方程形式并應(yīng)用方程的有關(guān)性質(zhì)處理這一問題,進(jìn)而使數(shù)學(xué)問題得到很好的解決,這一思想方法稱之為“方程的思想方法”.
我們知道,圓錐曲線是解析幾何的重要內(nèi)容,而解析法就是借助于坐標(biāo)用代數(shù)方法解決幾何問題的方法.由于圓錐曲線都和方程存在一一對應(yīng)關(guān)系即圓錐曲線上的任一點(diǎn)的坐標(biāo)是其方程的解,以方程的解為坐標(biāo)的點(diǎn)都在曲線上,因此可以把許多圓錐曲線問題用解方程或利用方程的性質(zhì)來解決.如圓錐曲線定義應(yīng)用問題,圓錐曲線幾何性質(zhì)問題,求方程問題,關(guān)于交點(diǎn)及弦長問題等,都可拋開具體曲線而從方程入手加以解決.
一、關(guān)于圓錐曲線的定義應(yīng)用問題
圓錐曲線是滿足條件的動點(diǎn)的軌道,由定義可得到動點(diǎn)所滿足的條件,而將此條件用坐標(biāo)表示后即得圓錐曲線方程,曲線上任一點(diǎn)都滿足曲線方程,從而可拋開具體幾何圖形,用方程的思想方法著手解決一些問題.
例如:已知橢圓■+■=1上一點(diǎn)到其一個焦點(diǎn)的距離為3,求此點(diǎn)到另一焦點(diǎn)的距離.
解此題需按橢圓的定義列出方程,解方程得此題結(jié)果為7,關(guān)鍵在于按定義列出方程.
二、關(guān)于圓錐曲線的幾何性質(zhì)問題
橢圓、雙曲線、拋物線的簡單幾何性質(zhì)均為可拋開具體圓形,而只對其方程進(jìn)行研究得到,如橢圓的幾何性質(zhì)如范圍、對稱性、頂點(diǎn)、離心率、準(zhǔn)線等可直接從方程■+■=1(a>b>0)得到,雙曲線、拋物線的幾何性質(zhì)同樣從其方程可得到.在有關(guān)圓錐曲線性質(zhì)問題中,只要按其性質(zhì)列出方程即可求解.
例如,已知橢圓■+■=1和雙曲線■+■=1有公共焦點(diǎn),求雙曲線的漸近線方程.
此題用方程的思想方法求解.注意到雙曲線焦點(diǎn)在x軸上,漸近線為y=±■,橢圓焦點(diǎn)也在x軸上,只需由已知列方程:C■=3m2-5n2=2m2+3n2=C■解得■=■,所以漸進(jìn)線方程是y=±■.
三、關(guān)于求方程問題
求曲線方程是圓錐曲線部分一種重要題型,所用方法一般有待定系數(shù)法、定義法、直譯法,相關(guān)點(diǎn)法.前兩種方法多用于能確定動點(diǎn)軌跡類型時,由型定方程,由已知定參數(shù),后兩種方法多用于有直接或間接等量關(guān)系時,按等量關(guān)系列出方程從而可求出方程.
例如:雙曲線上有動點(diǎn)■-y2=1是雙曲線的兩個焦點(diǎn),求△PF1F2的重心M的軌跡方程.
此題中M點(diǎn)的運(yùn)動受到P點(diǎn)的制約,而P點(diǎn)在已知曲線上運(yùn)動,所以只要找到從M點(diǎn)的坐標(biāo)和P點(diǎn)的坐標(biāo)間的關(guān)系,將P點(diǎn)的坐標(biāo)用M點(diǎn)的坐標(biāo)表示出來,即找到M點(diǎn)和P點(diǎn)坐標(biāo)之間的等量關(guān)系,代入已知曲線方程問題就容易解決了.
四、關(guān)于交點(diǎn)及弦長的問題
對于直線與圓錐曲線交點(diǎn)及弦的問題,往往用直線方程與圓錐曲線聯(lián)立得出方程組,若無解,則直線與曲線無交點(diǎn),若有一解,則直線與曲線有一個交點(diǎn),若有兩解則直線與曲線有兩交點(diǎn).而交點(diǎn)的橫坐標(biāo)與方程組消去y所得關(guān)于x的方程的解相等,縱坐標(biāo)與方程組消去元x所得關(guān)于y的方程的解相等.若所得一元二次方程,判別式適用、韋達(dá)定理適用,則“設(shè)而不求”是解交點(diǎn)及弦長問題中常用的方法.“不求”不代表“不用”,用什么呢?主要是用方程的根與系數(shù)的關(guān)系,直線斜率與方程的根之間的關(guān)系,及相關(guān)點(diǎn)坐標(biāo)之間關(guān)系.
例如:點(diǎn)M(1,1)位于橢圓■+■=1內(nèi)部,過點(diǎn)M的直線與橢圓相交于兩點(diǎn)A、B,且M為線段AB的中點(diǎn),求直線AB的方程及 的值.
此題是求弦所在直線方程和弦長的題目,考慮到A、B兩點(diǎn)在橢圓上,設(shè)A(x1,x2),B(y1,y2)代入橢圓方程成立,作差可出現(xiàn)含 x1+x2,x1-x2,y1+y2,y1-y2的等式,而■為直線的斜率,又M為線段AB中點(diǎn),即有x1+x2=2,y1+y2=2,從而直線的點(diǎn)斜式方程易得.在求弦長AB時,A、B為直線與橢圓的交點(diǎn),從而A、B兩點(diǎn)的橫坐標(biāo)為直線方程與橢圓方程消去y得關(guān)于x的一元二次方程的兩根,從而由韋達(dá)定理可得x1+x2,x1x2的值,再由弦長公式AB=■可得AB的值.
由以上可見,方程的思想方法在圓錐曲線中比較重要,只有熟悉圓錐曲線的相關(guān)基礎(chǔ)知識與方法,才能抓住相等關(guān)系,列出方程或構(gòu)造方程,自如地運(yùn)用方程思想解決圓錐曲線問題.
(作者單位 陜西省榆林第二實驗中學(xué))