活用定义简化过程提高运算能力

发表时间:2020/8/27   来源:《中小学教育》2020年第12期   作者: 张艳春
[导读] 求解解析几何问题中,求轨迹问题,解决圆锥曲线几何量问题,
        摘要:求解解析几何问题中,求轨迹问题,解决圆锥曲线几何量问题,求最值问题,活用定义进行化归与转化,都能使运算过程简捷,运算结果准确,提高运算能力。
        关键词:解析几何中的运算,活用定义,简化过程,提高运算能力
        数学定义本身在解题中有着广泛的应用,提高对定义运用的灵活性,有时将大大简化某些问题的求解过程,起到事半功倍之效。求解解析几何问题中活用圆锥曲线定义,能做到过程简单,结果准确,提高高中学生运算能力。
一、利用定义求轨迹问题
        若动点的运动规律符合某圆锥曲线的定义,可以先判断其轨迹,再求出轨迹方程.过程简捷,结果准确,提高了学生运算能力。
【例1】已知两个定圆O1和O2,它们的半径分别为1和2,且|O1O2|=4,动圆M与圆O1内切,又与圆O2外切,建立适当的坐标系,试求动圆心M的轨迹方程。
【解析】以两个定圆圆心O1和O2所在的直线为x轴,线段O1O2的垂直平分线为y轴,建立平面直角坐标系,设动圆心M(x,y),半径为R. 则O1(-2,0),O2(2,0)

三、利用定义求最值问题
        圆锥曲线中涉及距离最小值、距离之和最小值、用定义进行转化,即化折线为直线解决最值问题。过程简捷,结果准确,提高了学生运算能力。
【例4】设P是抛物线y2=4x上的一个动点,F为抛物线的焦点.
        (1)若点P到直线x=-1的距离为d,点A(-1,1),求|PA|+d的最小值.
       
【解析】依题意,抛物线的焦点为F(1,0),准线方程为x=-1.由抛物线的定义,知|PF|=d,于是问题转化为求|PA|+|PF|的最小值.如图,连接AF,交抛物线于点P,则最小值为.
        (2)若B(3,2),求|PB|+|PF|的最小值.
【解析】把点B的横坐标代入y2=4x中,得y=±
        
       
因为>2,所以点B在抛物线内部.过点B作BQ垂直准线于点Q,交抛物线于点P1(如图).
由抛物线的定义,|P1Q|=|P1F|,则|PB|+|PF|≥|P1B|+|P1Q|=|BQ|=3+1=4. 即|PB|+|PF|的最小值为4.
【评析】在抛物线中求解与焦点有关的两点间距离和的最小值时,用抛物线的定义进行转化,即化折线为直线解决最值问题最简捷.
【针对练习4】已知点P是抛物线y2=4x上一点,设点P到此抛物线准线的距离为d1,到直线x+2y-12=0的距离为d2,则d1+d2的最小值是(   ).
    
        
由抛物线定义知,|P1F|等于点P到此抛物线准线的距离d1的最小值,|P1D|=点P到直线x+2y-12=0的距离为d2最小值,则d1+d2的最小值是故选C.【答案】C
【评析】抛物线上的点到其准线的距离等于到其焦点距离是双向的。应用时按需要灵活进行转化达到求解。
        实践证明,圆锥曲线的定义是解决解析几何问题的一把钥匙,解析几何中凡是与求轨迹方程,圆锥曲线的焦点、焦半径、离心率,以及求距离最小值、距离之和最小值的问题,活用圆锥曲线定义,常能使解题过程简捷,避免许多复杂的运算.且结果准确,提高了学生的运算能力.
参考文献:
(1)吴彤等.2019 高考“圆锥曲线”专题命题分析[J].中国数学教育,2019(9):24-27.
(2)喻峥惠等.2019 高考“圆锥曲线”专题解题分析[J].中国数学教育,2019(9):28-36.
  作者信息:张艳春(1963.12)女,汉,山西省五台县人,大学本科,山西省忻州市第一中学数学教师,中小学正高级教师,山西省特级教师,邮编,034000,研究方向,高中数学教育教学。
课题:山西省“十三五”规划课题:提高高中学生几何运算能力的探索与研究----以解析几何为例,课题编号(TJZX--19086)成果之一。



               
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