在許多問(wèn)題中,經(jīng)常遇到“隱圓”問(wèn)題,若能快速捕捉挖掘題目隱含條件,則一些難題將自動(dòng)迎刃而解.本文講述最經(jīng)典的一種“隱圓”:阿波羅尼斯圓(下文簡(jiǎn)稱“阿氏圓”).然后從“阿氏圓”延伸到“阿氏球”,特別后者兼具了立體幾何與解析幾何,對(duì)學(xué)生的能力要求很高,很好地考查了直觀想象、邏輯推理、數(shù)學(xué)運(yùn)算等核心素養(yǎng),近年很熱.本文針對(duì)這個(gè)考點(diǎn),予以剖析,供讀者參考使用.
一、從一道經(jīng)典“隱圓”高考題說(shuō)起
(2013年江蘇高考題)如圖1,在平面直角坐標(biāo)系xOy中,點(diǎn)A(0,3),直線l:y=2x-4.設(shè)圓C的半徑為1,圓心在l上.
(1)略;(2)若圓C上存在點(diǎn)M,使MA=2MO,求圓心C的橫坐標(biāo)a的取值范圍.
解:(1)略;(2)設(shè)點(diǎn)M(x,y),由MA=2MO知x2+(y-3)2=2x2+y2,化簡(jiǎn)得x2+(y+1)2=4,即點(diǎn)M的軌跡為以(0,1)為圓心,2為半徑的圓,可記為圓D.又因?yàn)辄c(diǎn)M在圓C上,故圓C與圓D的關(guān)系為相交或相切.故1≤|CD|≤3,其中CD=a2+(2a-3)2.解得0≤a≤125.
點(diǎn)評(píng):本題是一道經(jīng)典的以“阿氏圓”這種“隱圓”為背景命制的高考題,曾多次給本校學(xué)生做過(guò),但仍有不少學(xué)生在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)沒有思路,不知道從何入手?或者說(shuō)對(duì)題目中的已知條件“MA=2MO”不知道從哪個(gè)角度轉(zhuǎn)化比較好.如果學(xué)生對(duì)阿氏圓比較熟悉的話,此題很容易轉(zhuǎn)化為圓與圓的位置關(guān)系來(lái)解答.
二、“隱圓”之“阿氏圓”
基于以上高考題的命題背景,本文介紹“阿氏圓”的相關(guān)定義、代數(shù)形式與幾何形式,從代數(shù)和幾何兩個(gè)方面給出阿氏圓的定位,并給出一些經(jīng)典應(yīng)用.