構(gòu)造法求解一類圓錐曲線斜率問題

李永蓮

(貴州省實(shí)驗(yàn)中學(xué),貴州 貴陽 550002)

數(shù)學(xué)運(yùn)算是指在明晰運(yùn)算對(duì)象的基礎(chǔ)上,依據(jù)運(yùn)算法則解決數(shù)學(xué)問題的過程.主要包括:理解運(yùn)算對(duì)象、掌握運(yùn)算法則、探究運(yùn)算方向、選擇運(yùn)算方法、設(shè)計(jì)運(yùn)算程序、求得運(yùn)算結(jié)果等.數(shù)學(xué)運(yùn)算是數(shù)學(xué)活動(dòng)的基本形式,也是演繹推理的一種形式,是得到數(shù)學(xué)結(jié)果的重要手段.其實(shí),正是因?yàn)閳A錐曲線綜合題的特點(diǎn),我們?cè)诮虒W(xué)中可以適當(dāng)利用這些資源,來培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)運(yùn)算等核心素養(yǎng).

1 試題呈現(xiàn)

2 解法探析

2.1 參考解法

設(shè)直線l的方程為y=kx+h,另設(shè)P,Q兩點(diǎn)的坐標(biāo)分別為(x1,y1)和(x2,y2),聯(lián)立直線l和雙曲線C的方程,消去y可得

(2k2-1)x2+4khx+(2h2+2)=0.

根據(jù)已知條件kAP+kAQ=0,而

2.2 解法優(yōu)化

因直線PQ不經(jīng)過點(diǎn)A,可設(shè)其方程為

m(x-2)+n(y-1)=1(m,n不同時(shí)為0).

(x-2+2)2-2(y-1+1)2=2.

即(x-2)2-2(y-1)2+4(x-2)-4(y-1)=0.

將上式中所有一次項(xiàng)乘m(x-2)+n(y-1)得

(x-2)2-2(y-1)2+[4(x-2)-4(y-1)]·[m(x-2)+n(y-1)]=0.

整理得:(1+4m)(x-2)2-(4m-4n)(x-2)·(y-1)-(4n+2)(y-1)2=0.

將上式左右兩邊同時(shí)除以(x-2)2得

2.3 方法要點(diǎn)

2.3.1適用情形

不經(jīng)過點(diǎn)A(x0,y0)的直線l與二次曲線C交于P,Q兩點(diǎn),研究的是兩直線AP,AQ的斜率之間的關(guān)系,比較常見的情形是研究kAP+kAQ或kAP·kAQ.

2.3.2解題步驟

此類問題的解題過程一般有如下幾步:

3 例題示范

解析因?yàn)橹本€l不經(jīng)過點(diǎn)P(0,1),可設(shè)其方程為mx+n(y-1)=1(m,n不同時(shí)為0).

將其中一次項(xiàng)y-1乘以mx+n(y-1)得

x2+4(y-1)2+8(y-1)[mx+n(y-1)]=0.

整理,得x2+(4+8n)(y-1)2+8mx(y-1)=0.

將上式左右兩邊同時(shí)除以x2,得

n(2x-y+1)+(x+1)=0.

即直線l過定點(diǎn)(-1,-1).

4 教學(xué)建議

“構(gòu)造法”在求解過程中,的確可以有效降低運(yùn)算的難度,但卻存在兩個(gè)理解上的難點(diǎn).

第二,將方程G(x-x0,y-y0)=0中的所有一次項(xiàng)都乘以m(x-x0)+n(y-y0),常數(shù)項(xiàng)乘以[m(x-x0)+n(y-y0)]2,構(gòu)造出關(guān)于x-x0和y-y0的二次齊次式方程H(x-x0,y-y0)=0.這一步是為在H(x-x0,y-y0)=0的兩邊同時(shí)除以(x-x0)2,從而構(gòu)造出關(guān)于k的二次方程S(k)=0,將直線斜率轉(zhuǎn)化為方程S(k)=0的實(shí)數(shù)根.

5 結(jié)束語

通解通法固然不能偏廢,但對(duì)于某些典型的問題類型,我們可以引導(dǎo)學(xué)生分析得出較為優(yōu)化的解法,降低運(yùn)算量,從而培養(yǎng)學(xué)生良好的思維品質(zhì).對(duì)問題進(jìn)行充分的分析和思考,在一定程度上可以減少運(yùn)算的難度,從而提高解題的效率.