李紅紅
解析幾何問題的運算量一般都比較大,為了簡化運算,我們需另辟蹊徑.而在解題時,靈活運用曲線的參數(shù)方程,能將解析幾何問題轉(zhuǎn)化為三角函數(shù)問題,利用三角函數(shù)的性質(zhì)、圖象、公式即可解題.這樣能有效地簡化運算,提升解答解析幾何問題的效率.
運用曲線的參數(shù)方程解答解析幾何問題,一般有以下幾個步驟:
1.根據(jù)已知條件設(shè)出曲線的參數(shù)方程,確定參數(shù)的取值范圍;
2.根據(jù)參數(shù)方程,用參數(shù)表示出曲線上的點;
3.將點的坐標代入題設(shè)中,建立關(guān)系式,并用參數(shù)表示所求目標.必要時可靈活運用點到直線的距離公式、兩點間的距離公式等來建立關(guān)系式;
4.合理進行三角恒等變換,化簡目標式;
5.利用三角函數(shù)的性質(zhì)和圖象求得問題的答案.
下面舉例說明.
例1.已知直線l的傾斜角為α,且過點P(0,-2),曲線C的方程為(x-2)2+y2=4.設(shè)直線l與曲線C交于不同的兩點M,N,求的最大值.
解:由已知得直線l的參數(shù)方程為??? (t為參數(shù))
由于M和N是直線l上兩點,所以可設(shè)M(t1cosα,-2+t1sinα),N(t2cosα,-2+t2sinα),
則,
由圖可知t1>0,t2>0,則,
將參數(shù)方程與曲線C的方程聯(lián)立,可得t2-4(cosα+sinα)t+4=0,
而t1,t2是該一元二次方程的兩根,
根據(jù)根與系數(shù)關(guān)系可得,
由于直線與圓相交,所以,
所以當時,取最大值1,即t1+t2的最大值為??? .
一般地,傾斜角為α且過點P(x0,y0)的直線l的參數(shù)方程是??? (t為參數(shù))將直線的參數(shù)方程代入圓的方程,可得關(guān)于t的一元二次方程,然后根據(jù)方程中根與系數(shù)關(guān)系建立關(guān)系式,求得的表達式,再利用正弦函數(shù)的有界性就能求得的最大值.
例2.已知直線l的方程為,曲線C的方程為??? .設(shè)點P是曲線C上的一個動點,求它到直線l的距離的最大值.
解析:橢圓的參數(shù)方程是??? (α為參數(shù))其中α∈R.可根據(jù)該參數(shù)方程設(shè)出橢圓上任一點的坐標(acosα,bsinα),再根據(jù)點到直線的距離公式來建立關(guān)系式,利用三角函數(shù)的有界性便可求得最值.
解:由于點P是曲線C上的一個動點,所以可設(shè),
則P到直線l的距離??? .
因為α∈R,所以-1≤sin(α+φ)≤1,
當sin(α+φ)=1時,點P到直線l的距離取最大值??? .
將曲線上動點的坐標用關(guān)于參數(shù)α的三角函數(shù)式表示出來,可將求P到直線l的距離的最大值轉(zhuǎn)化為求一個三角函數(shù)式最值問題,這樣易于求解.
由此可見,巧用曲線的參數(shù)方程來解答解析幾何問題,能有效地簡化運算,優(yōu)化解題的方案.尤其是在解答與曲線上動點有關(guān)的最值問題時,根據(jù)曲線的參數(shù)方程設(shè)出動點的坐標,將其代入題設(shè)中進行求解,能將問題轉(zhuǎn)化三角函數(shù)問題,達到化難為易、化繁為簡的效果.
(作者單位:陜西省神木市第七中學)