安徽合肥市第九中学(230001) 殷春生
圆锥曲线问题是考查学生思维能力和计算能力的重要载体,在高考中常以压轴题的形式出现。学生在解决此类问题时,常常因为方向不明确或思路不正确,致使解题有始无终。基于此,笔者提出处理此类问题需要把握的几个关键点,并引例说明。
[例1]已知椭圆的离心率为,左、右顶点分别为A,B,点M是椭圆C上异于A,B的一点,直线AM与y轴交于点P。
(1)若点P在椭圆C的内部,求直线AM的斜率的取值范围;
(2)设椭圆C的右焦点为F,点Q在y轴上,且AQ ∥BM,求证:∠PFQ为定值。
定点、定值和最值问题是历年高考重点考查的题型。本题第(2)问要求证明∠PFQ为定值,有些学生认为这个角可能为特殊角,如等,想到利用正弦定理、余弦定理等解三角形的有关知识求解,进而要求△PFQ的其他边或角。因M是动点,所以点P、Q的位置不确定,要表示P、Q的坐标需要引入变量,再利用两点间距离公式求边长,即使可以表示出来,但不容易消元,计算烦琐。
类似地,判断一个角是锐角、钝角、直角时,均可采用此种方法。
圆锥曲线问题的求解思路,总的来说有两种:一是引入直线方程,设出交点坐标,将其与曲线方程联立,代入消元,结合判别式得出根与系数的关系,结合题目条件列出关系式,再代入根与系数的关系进行求解;二是采用设点法求解,即设出动点坐标(x0,y0),将其他相关点的坐标用x0,y0表示,再结合题目条件列出关于x0,y0的关系,最后将x0,y0代入曲线方程,据此进行消元处理。
本题中的动点是M,因M的变动,使得P、Q随之变动,因此可采用设点法求解。具体解题过程如下:
本题在求解点Q的坐标时,也可利用直线BM与BQ的对称性,即先求出直线BM与y轴的交点的坐标,再利用点Q与该点的对称关系得出点Q的坐标。
本题能不能采用设直线的斜率k的方法来求解?答案是肯定的。这需要对题目中隐含的信息进行挖掘。本题中所隐含的信息在教材习题中有所体现。
[例2](人教版高中数学教材A 版选择性必修1 练习)已知点B(6,0),C(-6,0),过点B的直线l和过点C的直线m相交于点A,设直线l的斜率为k1,直线m的斜率为k2,如果求点A的轨迹方程,并说明此轨迹是何种曲线。
此习题可推广到一般的情况。
[例3]已知点B(-a,0),C(a,0)(a>0),过点B的直线l和过点C的直线m相交于点A,设直线l的斜率为k1,直线m的斜率为k2,如果求点A的轨迹方程,并说明此轨迹是何种曲线。
利用上述求解方法可得点A的轨迹方程为
对此结论进行逆向探究,可得出如下结论:
结论1已知椭圆的左、右顶点分别为A、B,M为椭圆上不同于A、B的一点,则直线AM、BM的斜率之积为定值
而例1 所给的条件,恰好符合这一结论,故可采用设直线斜率的方法求解。
例1 的另外解法:设直线MA的斜率为k,则直线MA的方程为y=k(x+2),令x=0,则y=2k,即点P(0,2k)。
教材中的例题、习题都具有典型性,其中隐含着重要的知识、结论,包括解题的方法。因此,广大教师在教学中要尊重教材,充分利用教材,并引导学生主动探究教材,充分发挥教材的最大作用。
上述结论也可以推广到更为一般的形式,即只要A、B两点关于坐标原点对称,此结论仍然成立。
结论2已知椭圆A、B是椭圆C上关于原点对称的两点,M为椭圆上与点A、B不重合的一点,若直线AM、BM的斜率存在且不为0,则直线AM、BM的斜率之积为定值
图1
(1)求椭圆C的方程;
(2)直线l过坐标原点O,且不与x,y轴重合,交椭圆C于点P,Q,过点P作x轴的垂线,垂足为点D,连接QD并延长交椭圆C于点E,试判断直线PE和l的斜率乘积是否为定值。若为定值,请求出该定值,否则请说明理由。
即PE和直线l的斜率之积为定值
本题中椭圆上的点P与点Q关于坐标原点对称,所以直线PE与QE的斜率之积为定值。只要我们心中有这个结论,解题的方向也自然就明确了。
类似地,在双曲线中也存在这一结论。
计算量大是圆锥曲线问题的重要特征,因此在解决圆锥曲线问题时除了要注意上述几个关键点,还要做到准确计算。
总之,圆锥曲线问题虽然形式多变,方法灵活,但是只要我们能够准确把握好关键点,就能以不变应万变,顺利、准确地解决问题。