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对一道调研题的再探究
最近,笔者在备课过程中发现了一道有关椭圆的试题,仔细研读发现,该题可以从不同的视角给出了多种解法,并在探究的过程中也发现了有关圆锥曲线的几个性质,现将研读成果整理成文,方便与各位同仁一起分享这些优美的结论,若有不妥之处,还望各位老师批评指正。
一、解法赏析
题目 已知F1、F2分别为椭圆=1(a>b>0)的左右焦点,经过椭圆上第二象限内任意一点P的切线为l,过原点O作OM∥l交F2P于点M,则|MP|与a、b的关系是
(A)|MP|=a (B)|MP|>a
(C)|MP|=b (D)|MP|<b
该题是一道高三模拟题,也是一道集椭圆、导数、切线、直线等知识点为一体的综合题,既考查了考生对圆锥曲线第一、二定义、部分结论的掌握情况,又考查了考生的计算能力、灵活处理问题的能力,不难发现,该题的结论具有一般性,但考生要解出该题,必须花大量的时间。那么,如何用较为简便的方法解出该题呢?这是笔者在研读时所思考的问题,探究过程中从不同的视角给出了解析,解析如下。
该题的结论具有一般性、探究性,但对考生而言,作为一道选择题在考场上是不值得花太多时间去求解,为了节省时间,可以从特殊情况入手。即解法1。
视角1 考虑特殊情况
解法1 设椭圆的左顶点为A,上顶点为B;
当P点接近于A点时,切线l接近于直线x=-a,此时,M点接近于原点O,易知,接近于a,特别地,当P点与A点重合时,|PM|=a。
当P点接近于B点时,切线l接近于直线y=b,此时,M点接近于原点F2,易知,接近于
,特别地,当P点与B点重合时,
。答案:A。
评析:从"特殊到一般"是数学上常用的一种思维方法,也符合当前中学生的认知规律,需要强调的是:为了提高解题的正确率,在考虑特殊情况时,最好取两组特殊值(点),以检验答案是否正确。从特殊情况入手,对求解选择、填空题而言,为考生节约了大量的时间;对求解大题而言,为考生寻找问题的突破口指明了方向,例如:2015年高考数学四川卷理科20题的突破口就是从特殊情况入手。
为了合理的证明结论,先设出P点坐标,结合条件
,求得OM的直线方程,进而求出M点坐标,利用两点间距离公式求得|PM|。
视角2 熟用距离公式
解法2 如图,设,因为P点在椭圆上,所以
,过P点的切线方程为
,因为直线
,所以直线OM的方程为
,
y |
D |
N |
x |
F2 |
M |
C |
P |
F1 |
A |
B |
O |



解得
。
所以|PM|=a。
视角3 巧设参数方程
解法3 设点,则过点P的切线方程为
,切线斜率为
,因为OM∥l,所以直线OM的方程为
,又因为
的直线方程为
,联立方程
解得
,
因此,化简得
,即|PM|=a。
评析:解法2、3思路清晰,容易入手,较为常规,学生容易掌握,但是计算量较大,容易出错,可谓“一着不慎满盘皆输”,为此,引入解法4、5.
视角4 巧用几何关系
解法4 设切线l与x轴交于点C,因为切线方程为,所以C点坐标为
,因为直线
,所以
全等
,
,由椭圆焦半径公式知
,解得|PM|=a。
评析:对比解法2、3、4,不难发现,解法4计算少,但想得多。解题者需充分利用题干中的已知信息,寻找几何关系,化繁为简来求得答案。
事实上,由焦半径公式知
,为此,如果能求出
,便可求得
,又
,所以很自然就想到对三角形
中利用正弦定理、或余弦定理。即解法5.
视角5 巧用正弦定理
解法5 如图,设直线,则
,在三角形
中利用正弦定理可得
,即
解得,分子分母同时除以
,
可得
由解法3知,
,已知
,代入上式可得
,由焦半径公式知
,所以
,|PM|=a。
评析:事实上解法4、5计算较少,但想得较多,体现了命题人“多一点想,少一点算”的指导思想。正、余弦定理主要用来解决三角形中的常见问题,因此圆锥曲线中使用该定理时应先构造三角形,以期搭建已知与未知之间的桥梁,从而得到问题的解决方案。需要说明的是:对圆锥曲线的考查往往与直线相结合,因此在处理问题的过程中,需要求出直线倾斜角的正弦、余弦值,进而利用正余弦定理。
本题中,过原点O作OM∥l交F2P于点M,得出结论。由椭圆的定义知
,如果将上题改成过原点O作OM∥l交F1P于点N,又有怎样的结论?进一步探究得出如下结论。
二、结论推广
性质1 已知F1、F2分别为椭圆的左右焦点,经过椭圆上任意一点P的切线为l,过原点O作OM∥l交F2P、F1P分别于点M、N,则
(1)、;
(2)、。
(1)证明:由解法1、2知,当P点为椭圆上任意一点,均有|PM|=a。下面我们讨论.
当P点为椭圆长轴上两端点时,有|PM|=a;当P点不为椭圆长轴上两端点时,因为直线,所以
全等
,
,变形得
,即
,由椭圆焦半径公式知
,解得
。综上可得
。
(2)证明:由椭圆定义知,因为
,所以
。
性质2 已知F1、F2分别为双曲线的左右焦点,经过双曲线上任意一点P的切线为l,过原点O作OM∥l交F2P、F1P分别于点M、N,则
(1)、;
(2)、。
性质3 已知F为抛物线的焦点,经过抛物线上任意一点P的切线l交x轴于点C,过原点O作OM∥l交FP于点M,则
。
性质2、3的证明同性质1,有兴趣的读者可以自行证明。
解题是数学学习必不可少的过程,通过一题多解,多题一解将所学的知识串起来,才能做到活学活用,理解课改教材板块与板块之间的联系,使自己获得数学的基本知识、基本技能、基本思想、基本活动经验.
- 【发布时间】2018/7/12 17:10:09
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