胡彬_跳板高手,设而不求胡彬

  数学   导读:解析几何是当之无愧的难点和重点,形式多样,计算量大。本期的两篇文章都注重了解题时的思维过程,要做得对,更要做得巧。   自主招生笔试即将到来,特意选了一篇相关文章,供有需要的同学参考。
  
  
  数学中有一类题目,解题时往往要考虑很多变量,而某些变量只作为解题的纽带,也即并不是每一个量都要求出最后结果,但是解题过程必须要考虑它。近几年,这一类题成为了高考卷的宠儿,解答这类题通常采用“设而不求”的方法。其中,在解答圆锥曲线题时“设而不求”思想的运用表现得最为突出。
  在解决椭圆或双曲线的相关问题时,我们常常遇到这样的条件:椭圆或双曲线上有不重合的两个点A、B。可以肯定,这样的两个点一定会和我们要解决的问题存在内在联系的,但是,我们所关心的是通过一种什么样的途径去揭示这种联系,从而达到解决问题的目的。下面我们介绍三个就以椭圆及双曲线为背景,通过运用“设而不求”的解题方法,既减少了运算量,又高效而快捷解决问题的例子。
  一、“设而不求”----构造直线的斜率及中点坐标求变量的取值范围
  例1 已知椭圆 ,A、B是椭圆上的两点,线段AB的垂直平分线与 轴交于点 ,求 的取值范围。
  解:设 ,代入椭圆方程,可得
   ,
  让以上两式作差并整理,可得
  
  又直线AB的斜率与其垂直平分线的斜率互为负倒数。
  即
  
  ∵
   ,
  可得
  点评:该题的解答一开始就设出了椭圆上的A、B两点: 。但是,在整个解答过程中并没有解出A、B两点,而是利用设出的 作为解题的“跳板”,用点 的坐标构造线段AB的斜率 及中点坐标 ,从而达到所要解答的结果。以上解答过程非常简洁,运算量也明显的少。
  二、“设而不求”----通过运用斜率公式及韦达定理求得椭圆的方程
  例2 已知椭圆的中心在原点,且以坐标轴为对称轴,它与直线 相交于A,B两点,C是AB的中点,且 ,OC的斜率是 ,求椭圆的方程。
  解:设椭圆方程是 (这种设法避免了讨论焦点位置), , ,代入椭圆方程 , 两式作差并整理,得
  又因为, ,
  所以
  又由弦长公式得 ,
  把直线方程 代入椭圆方程 得
  
   由一元二次方程根与系数的关系及 得:
  
  再把 代入
  即解得 ,
  所求椭圆方程为
  点评:这道题的解答同样一开始设出了椭圆上的A、B两点: ,但是,从解答的过程中我们可以看到设出两点: 的目的在于表示直线AB与OC的斜率,接下来运用韦达定理结合题设告诉的条件 ,获得 与 的关系式。但是,整个解题过程都没有解出A、B两点,并且从整个过程来看运算量不大,解题思路也不复杂,这一过程就是标准的“设而不求”。
  练习
   是双曲线 : 上一点, 分别是双曲线 的左、右定点,直线 的斜率之积为 。
  (1)求双曲线的离心率;
  (2)过双曲线 的右焦点且斜率为1的直线交双曲线于 两点, 为坐标原点, 为双曲线上的一点,满足 ,求 的值。
  解:(1)已知双曲线E: , 在双曲线上,M,N分别为双曲线E的左右顶点,所以 , ,直线PM,PN斜率之积为
   。
  而 ,
  比较得
  (2)设过右焦点且斜率为1的直线L: 交双曲线E于A,B两点,则不妨设 ,
  又 ,点C在双曲线E上:
  (1)
  又联立直线L和双曲线E方程消去y得:
  由韦达定理得: , 代入(1)式得: 。
  点评:该题的第(1)与第(2)问的解答都用到了“设而不求”的解答方法。其中第(1)问中运用了题设条件中已经设好了的双曲线上的一点 ,通过点 构造了直线PM,PN斜率,再利用直线 的斜率之积为 这一条件获得了 与 的关系式,进而得到双曲线的离心率;第(2)问中设了,“设而不求”的运用在于通过设出的两点 能够用上韦达定理结合向量方程获得 的方程,从而解出 的值。该题两问的解答中对所设出点 、 及 都没有解出,仅仅是对其加以利用,起了一个“跳板” 的作用。于是我们可以对“设而不求”这一数学思想冠以解题中的“跳板高手”的美名。
  责任编辑 李婷婷

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