2021年全國(guó)Ⅰ卷理科解析幾何壓軸題的多角度探析

彭耿鈴

(福建省泉州市第七中學(xué);福建教育學(xué)院數(shù)學(xué)教育研究所 362000)

2021年全國(guó)Ⅰ卷理科解析幾何壓軸題，突出學(xué)科素養(yǎng)和區(qū)分導(dǎo)向，著重考查考生的運(yùn)算能力以及綜合運(yùn)用數(shù)學(xué)思想方法分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，體現(xiàn)了解析幾何壓軸的應(yīng)用價(jià)值，在考試評(píng)價(jià)中落實(shí)區(qū)分度的根本任務(wù)，對(duì)選拔高層次人才有很好的導(dǎo)向和選拔作用.

1 試題呈現(xiàn)

(1)求C的方程；

2 試題解析

2.1 第(1)問(wèn)解析

2.2 第(2)問(wèn)解析

消去y并整理,得

由韋達(dá)定理,得

設(shè)直線PQ的斜率為k2，同理可得

因?yàn)閨TA|·|TB|=|TP|·|TQ|，

顯然k1-k2≠0，故k1+k2=0.

因此，直線AB與直線PQ的斜率之和為0.

解法2(兩根法) 同解法1,得

因?yàn)閨TA|·|TB|=|TP|·|TQ|，

即kAB,kPQ為方程(t2+12-m)k2+t2+16m+12=0的兩根.所以kAB+kPQ=0.

因此，直線AB與直線PQ的斜率之和為0.

下同解法1，得

因?yàn)閨TA|·|TB|=|TP|·|TQ|，

即(kAB-kPQ)(kAB+kPQ)=0.

顯然kAB≠kPQ，故kAB+kPQ=0.

因此，直線AB與直線PQ的斜率之和為0.

(16m2-1)y2+32mny+16(n2-1)=0.

由韋達(dá)定理,得

所以|TA|·|TB|=(1+m2)(y1-t)(y2-t)

同理設(shè)直線PQ的方程為x=ay+b，

因?yàn)閨TA|·|TB|=|TP|·|TQ|，

整理，得m2=a2.

即(m-a)(m+a)=0.

顯然m-a≠0，故m+a=0.

所以直線AB與直線PQ的斜率之和為0.

設(shè)直線AB的方程為x=my+n，直線PQ的方程為x=ay+b，則

所以|TA|·|TB|=(1+m2)(y1-t)(y2-t).

下同解法4,得

|TA|·|TB|=(1+m2)(y1-t)(y2-t)

因?yàn)閨TA|·|TB|=|TP|·|TQ|，

整理,得m2=a2.

即(m-a)(m+a)=0.

顯然m-a≠0，故m+a=0.

所以直線AB與直線PQ的斜率之和為0.

解法6(巧用圓系方程) 因?yàn)閨TA|·|TB|=|TP|·|TQ|，

所以A,B,P,Q四點(diǎn)共圓.

設(shè)直線AB的方程為x=my+n，

直線PQ的方程為x=ay+b，

構(gòu)造同時(shí)過(guò)A,B,P,Q四點(diǎn)的二元二次曲線系方程：λ(16x2-y2-16x)+(x-my-n)(x-ay-b)=0，

因?yàn)榇朔匠瘫硎镜那€為圓，

所以x·y的系數(shù)-(m+a)=0.

所以直線AB與直線PQ的斜率之和為0.

不妨設(shè)|TA|=t1,|TB|=t2，則

因?yàn)閨TA|·|TB|=|TP|·|TQ|，

因?yàn)閘AB和lPQ不重合，所以θ1≠θ2.

故θ1=π-θ2.

所以直線AB與直線PQ的斜率之和為0.

設(shè)T(0,n)，lAB:y=mx+n，lPQ:y=kx+n，

得(16-m2)x2+(16-2mn)x-(n2+12)=0.

設(shè)A(x1,y1)，B(x2,y2)，則由韋達(dá)定理，得

因?yàn)閨TA|·|TB|=|TP|·|TQ|，

所以整理可得m2=k2.

即(m-k)(m+k)=0.

顯然m≠k，故m+k=0.

因此，直線AB與直線PQ的斜率之和為0.

lAB:y=k1x，lPQ:y=k2x.

設(shè)A(t1,y1)，B(t2,y2)，則由韋達(dá)定理,得

因?yàn)閨TA|·|TB|=|TP|·|TQ|，

即(k1-k2)(k1+k2)=0.

顯然k1≠k2，故k1+k2=0.

因此，直線AB與直線PQ的斜率之和為0.

以上的九種證明方法從不同角度合理地解決問(wèn)題，因此教師在日常教學(xué)中，應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生多視角思考，引導(dǎo)學(xué)生用不同方法來(lái)解決數(shù)學(xué)問(wèn)題，引導(dǎo)學(xué)生以平易近人的思維探尋壓軸題的解題思路，如何以自然而然的思維來(lái)解決壓軸題，這樣才能更好地培養(yǎng)學(xué)生的思維品質(zhì)，提高學(xué)生運(yùn)算、分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，從而提高學(xué)生的數(shù)學(xué)核心素養(yǎng).