江蘇省南通市海門實(shí)驗(yàn)學(xué)校 卞海新
高中數(shù)學(xué)幾何問題不僅包含了數(shù)學(xué)的代數(shù)美,更容納了數(shù)學(xué)的幾何美,幾何問題對稱思想就是一種兼具美學(xué)和實(shí)用價(jià)值的解題方法,對稱利用得巧、利用得妙,將使得問題解決又快又好。在平面解析幾何問題中,對稱問題就是其中一種十分常見又重要的問題。認(rèn)真分析對稱結(jié)構(gòu),掌握對稱問題的解題技巧,可以很好地實(shí)現(xiàn)問題的解決。
幾何中會(huì)涉及一些軌跡方程中求解參數(shù)的問題,一般需要借助點(diǎn)的坐標(biāo),并將坐標(biāo)代入求解。但當(dāng)題意未直接告知點(diǎn)的坐標(biāo)時(shí),則需要借助題目信息進(jìn)行分析、判斷。
例1:已知圓C:x2+y2+2x+ay-3=0(a為任意實(shí)數(shù)),且任意屬于該圓C的點(diǎn)關(guān)于直線l:x-y-2=0 的對稱點(diǎn)均位于該圓上,試問a=_。
軌跡方程是幾何中一個(gè)十分重要的要素,通過軌跡方程可以判斷曲線的類型和有關(guān)性質(zhì)等內(nèi)容,反過來,借助已知信息也可以求解軌跡的方程表達(dá)式。
反思:按照常規(guī)的解法,已知點(diǎn)P坐標(biāo),可以先設(shè)出過點(diǎn)P的弦的點(diǎn)斜式方程,并與橢圓方程聯(lián)立,再結(jié)合中點(diǎn)坐標(biāo)以及韋達(dá)定理和斜率等知識(shí)進(jìn)行求解。思路很清晰,但在具體操作過程中,求解過程相對煩瑣和復(fù)雜。
幾何中的最值問題,可以借助函數(shù)的幾何意義進(jìn)行轉(zhuǎn)化與求解,也可以將最值問題轉(zhuǎn)化為切線問題。每種解決方法都有自己最佳的使用范圍和條件,因此,當(dāng)有對稱性的幾何中問題涉及最值時(shí),不妨從對稱的角度去思考。
例3:對于圓O:x2+y2=4,已知點(diǎn)P為該圓上的任一動(dòng)點(diǎn),假定動(dòng)點(diǎn)P相對于x軸及y軸的距離之和為a,試求a的最大值。
反思:針對此類動(dòng)點(diǎn)類問題,尤其是涉及圓形時(shí),不妨嘗試采用幾何對稱思想求解。以本題為例,構(gòu)造直線l:y=x,得到點(diǎn)P的對稱點(diǎn),將距離和問題轉(zhuǎn)化成直角梯形中線取值求解,取代學(xué)生首選的代數(shù)法求最值。
總之,把握對稱思想的本質(zhì),挖掘題目中潛在的對稱信息,借助對稱的特性實(shí)現(xiàn)復(fù)雜問題簡單化、煩瑣問題極簡化,出奇制勝,降低問題的難度,最終實(shí)現(xiàn)巧妙解題。因此,在解決幾何問題中,將對稱思想化成意識(shí)內(nèi)容,以便在需要時(shí)迅速提取。