非特殊角度條件往往是解析幾何問題中轉(zhuǎn)化的一個難點,本文將一道經(jīng)典教材習(xí)題中的角度一般化,借助信息技術(shù)探究并利用三角函數(shù)、導(dǎo)函數(shù)等相關(guān)知識嚴格證明,得到了一些有意義的結(jié)論,希望對大家命題及解題有所啟示.
1.探究緣起
在人教版高中數(shù)學(xué)老教材選修4-4坐標(biāo)系與參數(shù)方程中,有這樣一道橢圓習(xí)題:
這個問題等價于探究用頂點在原點的直角去截橢圓所產(chǎn)生的定值與最值,將直角一般化為定值角度θ(0lt;θlt;π),借助信息技術(shù)探索,可以得到許多類似有趣的最值和定值.
2.問題情境
3.問題解答
仿照極坐標(biāo)的思想,初始時,讓△OAB的OA邊與x軸的正半軸重合,當(dāng)△OAB繞原點逆時針旋轉(zhuǎn)時,記OA邊與x軸正方向所成角度為x(0≤x≤π),如圖1.(說明:為簡化運算,基于橢圓的對稱性,只探究半個橢圓的情形,下述結(jié)論在整個橢圓上依舊成立).為便于求解,先表示出線段OA,OB的長.
若考慮整個橢圓的情形,結(jié)合橢圓對稱性也較容易求出S取到另外兩個最大值時x的值.
(2)∠OAB為鈍角時,可類比上述銳角情形進行詳細推理,這里僅給出結(jié)論,不再贅述.
(3)∠OAB為直角時.
4 結(jié)語
除了上述探究的問題之外,還有很多值得探究的問題,例如sin∠OAB、弦長AB及△OAB周長的最值等,感興趣的讀者可以繼續(xù)深入探究.將問題情境中的原點替換成橢圓的焦點、頂點,甚至類比到雙曲線和拋物線,仍然有許多類似的美妙結(jié)論,定角截圓錐曲線最值問題還有廣闊的探索空間.
參考文獻
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