■許小如(指導(dǎo)教師:徐 揚(yáng))
作者單位:浙江省天臺(tái)中學(xué)2018級(jí)(14)班
由圓錐曲線上一個(gè)主動(dòng)點(diǎn)而產(chǎn)生的相關(guān)問(wèn)題的解決,都回避不了主動(dòng)點(diǎn)的假設(shè),如何設(shè)立這個(gè)主動(dòng)點(diǎn),這正是許多讀者感到困難的一點(diǎn)。
例題已知直線x-2y+2=0經(jīng)過(guò)橢圓C:(a>b>0)的左頂點(diǎn)A和上頂點(diǎn)D,橢圓C的右頂點(diǎn)為B,S是橢圓C上位于x軸上方的動(dòng)點(diǎn),直線AS,BS與直線l:分別交于M,N兩點(diǎn)。
(Ⅰ)求橢圓C的方程。
(Ⅱ)求線段MN的長(zhǎng)度的最小值。
解:(Ⅰ)橢圓C的方程為。
(Ⅱ)總體視角。若S點(diǎn)確定,則直線AS,BS,點(diǎn)M,N都也跟著確定。這需先找一個(gè)主動(dòng)變量t,變化范圍是清楚的,使得(變量)表示為主變量t的函數(shù),然后求的最小值。
視角1:參數(shù)設(shè)置法——換元法。由于圓錐曲線既有普通方程,又有參數(shù)方程,所以設(shè)定坐標(biāo)時(shí)可以只含有一個(gè)參數(shù),參數(shù)設(shè)置法應(yīng)該是首選的方法。
解法1:設(shè)點(diǎn)S的坐標(biāo)為(2cosθ,sinθ)(θ∈(0,π)),則直線AS的方程為y=,得M,所以。設(shè)即3tsinθ+6cosθ=10,由題意得10,即。
所以線段MN的長(zhǎng)度的最小值為,對(duì)應(yīng)的點(diǎn)S為。
視角2:一般坐標(biāo)(x,y)設(shè)置法——直接設(shè)置法。圓錐曲線的普通方程有其“普通性”,則其應(yīng)用一定有“廣泛性”。直接設(shè)置法的特點(diǎn)是設(shè)置(x,y)時(shí)簡(jiǎn)單,應(yīng)要充分注意這個(gè)主動(dòng)點(diǎn)所在曲線的性質(zhì)——x與y的制約關(guān)系。
解法2:設(shè)點(diǎn)S(x0,y0),,,且yM>0,yN<0,則。故,所以有,即。
視角3:在能決定點(diǎn)S的相近關(guān)系中設(shè)置方法——間接設(shè)置法。如果直線AS確定了,那么點(diǎn)S也就定了,這樣,有時(shí)也對(duì)產(chǎn)生點(diǎn)S的“源頭”進(jìn)行設(shè)定。間接設(shè)置法的特點(diǎn)是運(yùn)算量大,但思路自然,操作簡(jiǎn)單。不過(guò),有時(shí)在“源頭”中有多個(gè)“頭”,這樣就要選擇一個(gè)適當(dāng)、合理、清晰的條件設(shè)置。但有時(shí)這些“頭”的地位是并列的,此時(shí)就要選其中的一個(gè)進(jìn)行設(shè)置。
解法3:因?yàn)橹本€AS的斜率k顯然存在,且k>0,所以可設(shè)直線AS的方程為y=k(x+2),得。由得(1+4k2)x2+16k2x+16k2-4=0,它的一個(gè)根為-2。
設(shè)S(x1,y1),則得。又B(2,0),得kBS=。
總結(jié):這里我們共同探索了常用的三種方法,其中解法3的思路最優(yōu),解法2的思路最巧,解法1的思路最自然。