解析几何疑难浅析

解析几何疑难浅析

张永兵(澧县职业中专学校湖南常德415500)

摘要:解析几何问题就是用代数方法去解决几何问题,涉及到代数、几何两方面的知识和方法。如何突破解析几何的疑难,培养学生的创造性思维能力,这是高中数学教师所面临的一个难题。

关键词:解析几何疑难解析

解析几何是高中数学的一个分支,是用代数方法研究平面几何问题的学科,是衔接初等数学和高等数学的纽带。它综合了平面几何、代数与三角函数等知识,是一门综合性很强的学科。

下面就常见的疑难试做浅析:

一、忽视倾斜角、斜率的取值范围致误

例1:已知定点A(-1,2)、B(2,3),直线:y=kx-1与线段AB恒相交,试求实数k的取值范围。

错解:因为直线恒过点P,则kPA=-3、kPB=2,所以实数k的取值范围是-3≤k≤2。

剖析:倾斜角为直角时,斜率不存在,所以需分倾斜角为锐角、钝角两种情况讨论。当直线的斜率k≥2时,与AB恒相交;当直线的斜率k≤-3时,与AB恒相交;故实数k的取值范围为(-∞,-3]∪[2,+∞)。

二、忽视二次曲线的性质致误

例2:AB是抛物线y2=4x上的动弦,且|AB|=3,求线段AB的中点M到y轴的最小距离。

错解:分别过A、B及AB的中点M引准线x=-1的垂线,垂足依次为N1、N2、N,根据抛物线的定义有|AN1|=|AF|、|AN2|=|BF|,AB的中点M到y轴的距离为M点的横坐标xM,xM=|MN|-1=|AN1|+|BN2|/2-1=|AF|+|BF|/2-1≥|AB|-1=1/2。也就是说,当弦AB经过抛物线的焦点F时,弦AB的中点M到y轴的最小距离为。

剖析:因为抛物线的通径(过焦点且垂直于对称轴的弦)的长度为4,所以任意过抛物线焦点F的弦的长度不可能小于4,本题中的弦AB的长度为3,故弦AB不经过抛物线的焦点,这样就不能按照上述求法求AB的中点M到y轴的最小距离。

本题应考虑弦AB与对称轴x轴垂直的情形(一般情形,当|AB|为定长时,应通过求函数最值的方法求最小距离),当弦AB垂直于x轴时,以|y|=3/2代入y2=4x中,求得M点的横坐标为xM=9/19,所以线段AB的中点M到y轴的最小距离为。

例3:已知抛物线y2=x-a与圆x2+y2=1有公共点,求实数a的取值范围。

错解:将y2=x-a代入圆的方程x2+y2=1,得x2+x-a-1=0;

△=1+4(a+1)≥0=>a≥-5/4。

剖析:由x2+y2=1=>y2=1-x2≥0=>-1≤x≤1

y2=x-a=>a=x-y2=x2+x-1=(x+1/2)2-5/4。

当x=-1/2时,a最小值=-5/4;当x=1时,a最大值=1。

故实数a的取值范围是[-5/4,1]。

三、应用相关结论解题时应弄清结论应用的条件

例4:过点M(2,0)作直线与圆x2+y2=16交于A、B两点,求△AOB面积的最大值。

错解一:如图一,|OA|=|OB|=4;

S△AOB=1/2|OA||OB|sin∠AOB≤8sin∠AOB≤8;

所以△AOB面积的最大值为8。

错解二:如图二,设直线AB的倾斜角为a(0≤a<π),做OG⊥AB,G为垂足,则|OG|=|OM|sina=2sina,|AG|=|OA|2-|OG|2=24-sin2a。

∴S△AOB=4sina4-sin2a≤4sin2a+(4-sin2a)/2≤4×4/2=8。

剖析:对于第一种解法,△AOB面积的最大值怎么与点M的位置无关呢?当点M的位置趋向原点,则S△AOB趋于零,这里也仅当∠AOB=90°时,△AOB面积才能为8,此时△AOB是等腰直角三角形,AB=42,即原点O到AB的距离为22,大于|OM|=2,这是不可能的。

对于第二种解法,用不等式ab≤(当且仅当a=b时取等号),因此,△AOB面积等于8时,sin2a=4-sin2a,即sin2a=2,这是不可能的。正确答案:

S△AOB=4sina4-sin2a=4-sin4a+4sin2a

=4-(sin2a-2)2+4

令sin2a=t,则0<t≤1,S△AOB=4-(t-2)2+4

∴当t=1即sina=1,亦即a=90°时,△AOB的面积最大,为43。

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