陳榮海
圓錐曲線問題的顯著特點是解題過程中的運算量較大.如何簡化運算是同學(xué)們需重點思考的問題.事實上,對于一些與直線有關(guān)的圓錐曲線問題,可運用直線的參數(shù)方程來簡化運算.
若直線l上任意兩點AB所對應(yīng)的參數(shù)分別為t1,t2,則A(x0+t1cosα,y0+t1sinα)、B(x0+t2cosα,y0+t2sinα).由直線參數(shù)方程中參數(shù)t的幾何意義可知,|t1|=|P0A|,|t2|=|P0B|,顯然t1、t2、|t1|、|t2|的大小均由點P0與點A,B的相對位置決定,那么|P0A|±|P0B|=|t1|±|t2|,
下面結(jié)合實例,談一談如何運用直線的參數(shù)方程解答與直線有關(guān)的圓錐曲線問題.
解:(1)設(shè)直線AP的傾斜角為α,
所以直線l的斜率為-1.
(2)設(shè)α為銳角,由于直線AP,AQ的斜率之和為0,故直線AP,AQ的傾斜角互補,
所以2α+∠PAQ=π,即∠PAQ=π-2α.
我們先根據(jù)題意設(shè)出直線AP、AQ的參數(shù)方程;然后將其代入雙曲線的方程中,構(gòu)造出關(guān)于t的一元二次方程,即可將AP、AQ對應(yīng)的參數(shù)t1、t2看作方程的兩個根,根據(jù)韋達定理建立關(guān)于兩根t1、t2的關(guān)系式;再根據(jù)t1、t2的關(guān)系,利用直線的斜率公式、三角形的面積公式進行求解即可.運用直線的方程來解答圓錐曲線問題,能有效地減少運算量,降低解題的難度.
(1)求橢圓E的方程;
(2)如圖2,過點P(-2,1)作斜率為k的直線,與橢圓E交于不同的兩點B,C,直線AB,AC分別與x軸交于點M,N.若|MN|=2,求k的值.
化簡得-4sinαcosα=sin2α,且sinα≠0,
故tanα=-4.
所以k的值為-4.
先設(shè)出直線BC的參數(shù)方程,將其與橢圓的方程聯(lián)立;然后構(gòu)造出一元二次方程,并將AP、AQ所對應(yīng)的參數(shù)t1、t2看作方程的兩個根,即可根據(jù)韋達定理建立關(guān)于t1、t2的關(guān)系式;再用t1、t2表示出|MN|,便能將問題轉(zhuǎn)化,快速獲得問題的答案.
(2)設(shè)α為直線PN的傾斜角,
=1,
故N,H,A三點共線,所以直線HN過定點A.
我們利用直線的參數(shù)方程,根據(jù)韋達定理得到t1、t2的關(guān)系,即可將M、N、T三點的坐標用t1、t2以及三角函數(shù)表示出來.再根據(jù)向量的共線定理判定N、H、A三點共線,就能確定點A與直線HN的位置關(guān)系.
一般來說,對于一些動直線過定點問題、直線與圓錐曲線的位置關(guān)系問題、與直線有關(guān)的圖形面積問題、圓錐曲線中的距離問題,巧用直線的參數(shù)方程來求解,不僅能大大地減少運算量,還能化繁為簡,達到事半功倍的效果.