乾貨!高中數學:教你快速掌握幾種求方程的思路,最後一種必看

2021-01-11 默契小甜瓜

今天分享一道題,題目是求解直線方程的,主要是想分享一種新的思路,希望能對各位同學有所啟發:

第一小題很簡單,直接設出 Q 點坐標,然後用兩點之間的距離公式算出 QM,QN,由題目給出的比例關係,即可算出 C 的方程:

第二小題,我們可以採取數形結合的方法,由於A、B 在圓上,則三角形 OAB為等腰直角三角形,然後可以計算出 O 到直線的距離,再根據點到直線的距離公式,即可解出 k ,這種思路最簡單,計算起來也相對方便。

我們還可以用解析幾何方法,設出 A、B兩點的坐標,然後根據垂直關係得到,兩點橫縱坐標相乘相加為零。再然後,聯立直線和圓的方程,根據韋達定理可以用 k 表示出兩橫坐標的積和兩橫坐標的和,並用它表示縱坐標之積,然後代入到上述約束中解出 k 的值,這種思路也是比較常見的,略微比前一種麻煩一點,但是當 C 為圓錐曲線時,第一種思路便不好解,而第二種是更加普遍的思路,適用範圍更廣,所以這種方式也是需要掌握的。

第三小題,我們同樣可以根據幾何關係得到這四點之間的約束(共圓,以OP為直徑),這樣我們能很快算出圓心坐標和半徑從而得到圓的方程,而 C D 是兩個圓的交點,通過兩個圓方程作差,即可得到我們要的直線方程。

我們著重講一下第二種方法,這種方法特別新穎,計算量很小。我們設出 C、D、P 點的坐標,由於圓 O 的圓心在坐標原點,則切線方程可以很容易表示出來,和圓方程長的很像(想一想怎麼來的,歡迎評論區留言),而且這兩個切線方程的形式一致,而 P 點又同時在兩個方程上,我們發現基本無需計算就可以將過 CD 的直線表示出來(這一步也很新穎)。

當然,我們也可以設出 P 點坐標,然後根據圓與過 P 點的直線相切,得到 PC 和 PD 的方程和 C、 D 的坐標,最後得出 CD 的方程,但這樣做起來就比較複雜了,感興趣的可以做一下。

小結

這道題看起來比較簡單,但實際做的時候如果沒找到合適的方法還是有點複雜的,第一小題很常規,相信絕大部分人很自然想到直接設坐標,用距離之比得出 C 的方程。第二小題由於曲線 C 是圓,而不是其他圓錐曲線,在距離的問題上,圓有著許多特殊的性質,有更多方便的方法來解決,所以用幾何的方法往往比代數的方法更加簡單,但是代數的方法更加一般化,對解決圓錐曲線這類問題更加常見,更程序化一點,思路比較固定,聯立方程,消除變量,韋達定理表示,然後解出未知參數。

第三題如果用純代數的方法比較麻煩,所以通過分析得到四點共圓,比較輕易的得到圓的方程,兩個圓方程作差就能得到過 CD 的直線方程(其實這裡和下面一種方法求直線有共通之處)。

第二種方法很新穎,幾乎沒有怎麼計算就把直線方程求出來了,首先 C、 D 兩點處的切線方程表示方法(不懂的同學可以留言討論),在圓錐曲線上也可以效仿,其次,如果兩個點的坐標滿足同一個形式,則過這兩點的直線上所有的點都滿足這個形式,即直線方程就可以這麼表示。

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