圓錐曲線中與斜率有關的齊次化思想

2021-01-10 曹老師的高中數學課

有些同學反映在測試中圓錐曲線大題得分率不高,很多情況是步驟寫到某一步時就沒有耐心繼續算下去,曹老師的建議是每天保持一道圓錐曲線大題的訓練即可,一來計算能力在多次重複訓練中會穩步提升,二來見多識廣,有些題目的簡便做法在刷題的過程中也會慢慢掌握,但是如果沒有太多時間刷題,那麼方法只有一個了,即爭取拿大頭分數,有舍有得。

圓錐曲線中並沒有太多的技巧,除了橢圓化圓不可取之外其它方法都可以試一下,只要做到有理有據即可,即便是和標準答案不一致,但只要過程嚴謹,答案正確,改卷老師也沒理由扣分,今天以一道常規的圓錐曲線最值問題為例,說說常規方法之外的非常規方法在解題中的應用。

第二問的思路很簡單,設出A,B所在直線的方程,利用斜率之積求出直線方程中參數的值或兩個參數之間的轉化關係,然後分別求出弦長AB和AB上的高的長度即可,但是實際操作起來會發現題目的計算量巨大,因此在計算之前就需要選定可以簡化計算量的方法,題目中斜率之積為定值或者斜率之和為定值這種常見的條件在上次課中齊次化思想中給出過,關於斜率的和積定值這一條件是為了求出某個具體的參數值或者找到兩參數之間的轉化關係,所以無需直線和圓錐曲線聯立利用齊次化思想即可快速解出參數值或參數轉化關係,注意使用該方法並不超綱,有理有據即可。

關於齊次化思想的應用步驟可以分為以下三步:

設直線方程,對直線方程進行變形對橢圓方程進行變形直線和橢圓方程中某一部分相乘化為齊次式轉化為關於所求斜率的一元二次方程即可,進而求得參數的值或轉化關係。接下來解決最值問題的過程可以按照常規的求底邊長以及高長即可,注意題目中A,B為弦長,因此可以直接利用之前講過的無需聯立直接寫出弦長即可:

關於無需聯立直接寫出弦長的長度的方法在之前推送中圓錐曲線簡化計算步驟中給出過,在此不再給出,不熟悉的同學可以再回顧一下,最後利用常規求最值方法即可解出最值,但是在計算最值的步驟中依舊很繁瑣,能否利用學過的知識快速求出三角形的面積呢?

注意我們求得的A,B所在的直線時過原點的,且ON和AB垂直,|AB|=2|OA|,此時可以利用極坐標方程中求極徑的方法快速將所求長度轉化為關於角度的形式,繼而利用三角函數有界性來解,過程如下:

如果說方法一中無需聯立直接寫出弦長算是步驟不完整,則利用極坐標方程求長度也符合高中階段的大題要求,有理有據且無超綱。

綜上可以,利用齊次化思想解出參數的值,另外利用極坐標方程解最值可以減少絕大部分的計算量,而且批卷人還找不到扣分的理由,除非批卷人自己都看不懂這兩種方法。

之所以選擇這個題目講解是因為在考試中圓錐曲線大題是一個非常耗時且容易出錯的題目,如果對自己的計算沒有十足的把握,即可用所學到的解題技巧快速得到正確答案,爭取步驟嚴謹即可,這就是所謂的爭取拿大頭分數,最後,有舍才有得。

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