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高中数学解题方法系列:解析几何中减少计算量的10种方法


若用常规方法,须设直线的点斜式方程,代入椭圆方程,而后利用韦达定
理及线段的中点公式求之.显然这个计算量是不菲的.更好的方法是:
y B(0,4)
O
F(2,0)N x
C(3,-2)
M
【解析】由 4x2 5y2 80 x2 y2 1 .∴椭圆上顶点
20 16
图1
B(0,4),右焦点 F(2,0).为△BMN 的重心,故线段 MN 的中点为 C(3,-2).
2
a 3 1
(6)正难则反
【题
6】(北京海淀,5
月考,7
题)若椭圆
C1

x2 a12
y2 b12
1 ( a1
b1
0 )和椭圆
C2

x2 a22
y2 b2 2
1( a2
b2
0 )的焦点相同且 a1 a2 .给出如下四个结论:①椭圆 C1 和
椭圆 C2 一定没有公共点;

k k 1

x=-y,得
y

k y
1 ,
y2

k k 1
于是:
k
k 1

2k k 1

0k

0, k
1 1

k
2 1

0
O
x A( 1, 0)
Q
图4
k 1 2 k 1 0 得 k=3.
【别解】(巧用中点公式)如图设 P(a,a),则 P 关于 A(1,0)的对称点为 R(2-a,-a),
b2
a2 b2
【评注】以上的解题方法,简单得太过离奇了,因此有人怀疑,这种解法是否合理.
首先,在考场上,这种解法是完全站得住脚的.既然结论②在特殊情况下是不正确的,
那么在一般情况下就绝无正确的可能,这是因为:任何真命题都是“放之四海而皆准”的.
以下,我们再用直接法(即通法)论证:其他 3 个结论的正确性.

1
A.2
B.3
C.4
D.5
【分析】按常规求 m 值,必先求向量 AF与FB 之长.由于双曲线的
方程无法确定,又必须使用参数,其计算量之大是让人望而生畏的.
注意到本题最终要求的是比值,根据相似原理,比值只与图形的形
状有关.也就是说,无论将原图放缩多少倍,都不影响最终的计算结果.
设直线
l
的斜率为
k.,点
M

x1,
y1 ,
N
x2 ,
y2

在椭圆上,∴
44xx1222

5y12 5y22

80 80

4 x1 x2 x1 x2 5 y1 y2 y1 y2 0 k
y1 y2 x1 x2
OQ

ON

OP
2
R2


∴ OM OQ OQ OM cos OQ ON R 2
即 OM OQ R 2 .
y
R Q

O
x
P
图3
(4)减少参数
【题 4】(北京西城元月考.13 题)双曲线 C : x2 y2 1 的渐近线方程为
(2)使用特值
6
【 题 2 】( 湖 北 重 点 中 学 4 月 联 考 , 理 科 8 题 ) 在 离 心 率 为 的 双 曲 线
5
x2 a2

y2 b2
1a
b
0 中,F 为右焦点,过
F 点倾斜角为
60
゜的直线与双曲线右支相交于

A,B 两点,且点 A 在第一象限,若 AF mFB, 则 m =(
所以我们可以通过取特值,让方程具体化.
【解析】 e c 6 .不妨设 a 5, c 6,c 2 =a 2 +b2,b 11 ,双曲线 a5
方程为: x2 y2 1 ,其右焦点 F 6, 0 ,设 A 6 t, 3t ,代入双曲线方程: 25 11
116 t 2 25 3t 2 2511 64t2 132t 121 0
=0.
最后的方程无解,,这就证明了结论①是正确的. 要考察结论④是否正确,仅从数据推理是困难的,需采用数形结合的方法.
既然结论①正确,即两椭圆没有公共点.已知 a1 a2 ,所以椭圆 1 在
椭圆 2 的外面. 如图 6,设两椭圆公共右焦点为 F,上顶点分别为
B1, B2,FB1B2中,FB1 - FB2 B1B2 , 故必 a1 a2 b1 b2
若双曲线 C 的右顶点为 A ,过 A 的直线 l 与双曲线 C 的两条渐近线交于 P,Q 两点,且 PA 2AQ ,则直线 l 的斜率为
2
【分析】第一空,简单;难点是第二问.
按常规,为求直线 l 的斜率,必先确定 P 或 Q 的坐标.但由现有
条件却确定不了,因此退而求 P,Q 两坐标之间的关系.但是两点的坐

的左,右两个焦点,若双曲线右支上存在一点 P,使 OP OF2 F2P 0.(O 为坐标原点),


且 PF1 3 PF2 ,则双曲线的离心率是(

A. 3 2
B. 3 2
C. 3 1
D. 3 1
2
2

y
【分析】根据向量加法的平行四边形法则, OP OF2 =OQ,
P Q

OQ F2P 且OQ必过F2P的中点 .可知 PF1F2 为直角三角形.
M
这就为用定义法求离心率创造了条件.
F1
O
F2
x
【解析】不妨设双曲线的半焦距 c=1,.令
3

c2 a2 a2

3
e
2
,选
C.
(8)三角代换
y
y =bx a
C0(2,)
A
O
x
y
图7 l
【题 8】(重庆卷,22 题)如图,中心在原点 O 的椭圆的右焦点为 F(3,0),
P2
P1
5
OF
x
P3
右准线 l 的方程为:x = 12。(1)求椭圆的方程;(2)在椭圆上任取三个不同点 P1 , P2 , P3 ,
正确的解题途径是: (1)利用椭圆的第二定义;(2)题中有 3 个相等的角
y
l
度,应不失时机地引入三角知识. 【解析】椭圆的半焦距 c=3,右准线 x = 12
a2 12, a2 12 3 36, b2 a2 c2 27 . c
故椭圆方程为: x2 y2 1 ,其离心率 e 1 .
既是两椭圆焦点相同,那么 c12 c22 a12 b12 a22 b22 a12 a22 b12 b22 .∴结论③
正确;
4
结论①:两椭圆没有公共点等价于两曲线方程组成的方程组无解.
x2

a12 x2
a22

y2 b12 y2 b22
1

(A) 2
(B) 3
(C) 2
(D) 3
【分析】既是已知圆与双曲线的渐近线相切,故不妨先画出图形再考查其数量关系
【解析】如图,圆 C 的圆心为 C(0,2),且半径 r=1.
双曲线的渐近线 l : y b x 切圆 C 于点 A,则△AOC 是含 30•角的 a
直角三角形,AOx 60,于是 b tan 60 3, a
36 27
2
P2(x2,y2) P1(x1,y1) H1 120° θ
OF
x
P3(x3,y3)
图 8-2
如 图 8-2 设 P1 x1, y1 , P2 x2 , y2 , P3 x3 , y3 为 椭 圆 上 符 合 条 件 的 三 点 , 令
4 5
x1 x2 y1 y2
4 6 5 4
6 5
所求直线方程为 y 2 6 x 3 6x 5y 28 0 ,选 A.
5
【评注】我们用参数设置了 M,N 两点的坐标,但在解题过程中没有也不必要去求这些参
数,而是根据它们应该满足的题设条件剖析出所需要的结果.这种的解题方法叫做设而不求.
AR 的中点
Q

3
2
a
,

a 2

符合所设条件且在直线
y=-x
上,
3a 2

a 2
,
得P

3 2
,
3 2

,
k
PQ

3 0
2 3

1

3
2
(5)回归定义
【题 5】(山西师大附中,元月考,8
题)设 F1,F2 是双曲线
x2 a2

y2 b2
1a 0,b 0

PF2 =r,则 PF1 3r,2a 3 1 r , 但是F1PF2 90,
2 2 2
PF1 PF2 F1F2 ,即
3r 2 r 2 4,得r 1.
图5
于是 a 3 1 ,e c 2 3 1 ,选 D
点 Q,则 OM OQ = 。
【分析】与圆有关的问题可以优先利用平面几何知识.题设条件 中既有垂线又有切线,容易构成直角三角形,故求两向量的数量积
容易想到直角三角形中成比例的线段.
【解析】如图 4,连 OP,则 OP⊥PQ.但是 OQ⊥PR 于 N,根据
直角三角形的射影性质有:
y A
B1
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