浅谈解析几何中参数取值范围的求法

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  解析几何中确定参数的取值范围,几乎成了高考必考题之一,是综合性较强的一类问题。
  在平时学习时,对于这类问题的求解普遍感觉困难。在学习过程中,总结归纳出解决这类问题的基本思路是:寻找所求变量与相关变量的关系,从中建立相应的函数方程或不等式,将问题转化为求相应函数、方程或不等式中有关变量的取值范围。即转化为代数中求值域或最值问题的求解,或建立相应关系式转化为几何表示,根据关系式的几何意义求解。
  本文通过几个简单的例子,加以解释。首先,明确解析几何中产生范围的因素主要有两个方向面:一是当直线与曲线相交时,消元后得到的一元二次方程的判别式大于零。二是圆锥曲线上点坐标所具有的范围。这个范围往往隐含在已知条件中,而恰恰是这个范围决定了所要解决的目标的范围问题。下列通过实例介绍解决这两类问题的方法。
  一、利用消元后的一元二次方程的判别式大于零
  例1:直线Y=kx 1与双曲线。X2-y2=1的左支交于A、B两点。另一条直线L过点(-2,0)和AB中点,则直线l在y轴上的截距b的取值范围为。
  满分解答:由方程组y=kx 1
  x2-y2=1消去y
  得(1-k2)x2-2kx-2=0 ①
  设A(x1,y1),B(x2,y2),由于直线y=kx 1与双曲线左支交于A、B两点,则方程①应有不大于-1的不等实根。
  令f(x)=(1-k2)x2-2kx-2則Δ=(-2k)2 8(1-k2)>0
  2-k1-k2<-1
  (1-k2)f(-1)>0且1-k2≠0
  解得-2 -11
  k>1或k<-1 得1 又由一元二次方程根与函数关系,知x1 x2=2k1-k2
  ∴AB中点为(k1-k2,11-k2)
  ∴直线L的方程为y-011-k2-0=x 2k1-k2 2
  即y=x 2-2k2 k 2令x=0,得
  b = 2-2k2 k 2 = 1-(k-14)2 1716
  (找到目标b与k的函数关系)
  ∵12
  例2:已知抛物线C方程为y2=-4x,设过点N(1,0)的直线L斜率为k,且与抛物线C相交于点P、Q,若P、Q两点只在第二象限内运动,线段PQ的垂直平分线交X轴于点M,则M点横坐标取值范围为
  解题思路:根据条件设出PQ的方程,然后利用根与系数关系确定线段PQ中点坐标,求出垂直平分线方程,从而可求范围。
  解:设P(x1,y1),Q(x2,y2),由题意得PQ方程为y=k(x-1)(k≠0)与y2=-4x联立消元得ky2 4y 4k=0,y1 y2=-4k,y1y2=4∵直线L交抛物线C于两点
  ∴Δ=16-16k>0
  y1>0
  y2>0 ∴得-1 可求得线段PQ中点坐标为(-2k2 1,-2k)
  ∴线段PQ的垂直平分线为y 2k=-1k(x 2k2-1)
  令y=0,得M点的横坐标为Xm=-2k2-1<-3
  (k2>1)
  ∴M横坐标取值范围(-∞,-6)。
  归纳:①由判别式确定变量K范围
  ②用K表示目标变量
  二、转化为几何知识求解范围
  例3:已知F1F2是椭圆的2个焦点,满足MF1·MF2=0点M总在椭圆内,求椭圆离心率范围。
  解:∴MF1·MF2=0∴MF1⊥MF2
  ∵点M在以O为圆心、以C为半径的圆上∵点M总在椭圆内部,∵c 又∵a2=b2 c2∴a2>2c2∴0 例3:若点A(4,0)在线L与曲线(x-2)2 y2=1有公共点,求直线L斜率取值范围。
  解:显然直线L斜率存在,设直线L方程为y=k(x-3)
  即:kx-y-1=0∵直线L与曲线(x-2)2 y2=1有公共点
  ∴2k-0-3kk2 1≤1∴-33≤k≤33
  (也可以转化为判别式法)
  例4:已知坐标平面内定点A(-1,0),B(1,0),M(4,0),N(0,4)和动点P(x,y),若AP·BP=3求MP·NP取值范围?
  满分解答:根据AP·BP=3得(x 1,y)·(x-1,y)=3即X2 y2=4
  由MP·NP=x2 y2-4x-4y=(x-2)2 (y-2)2-8
  ∵(x-2)2 (y-2)2表示圆x2 y2=4上的点到点(2,2)距离,
  这个距离的最小值是22-2,最大值为22 2
  ∴MP·NP的范围是4-82,4 82
  三、点在曲线上确定范围
  例5:双曲线x2a2-y2b2=1(a>0,b>0)的两个焦点为F1、F2,若P为其上一点,则PF1=2PF2,则双曲线离心率范围?
  解:设PF2=m,则PF1=2m,∴m=2a
  又∵P在椭圆上,且PF2≥c-a,∴2a≥c-a,1 例6:已知F1F2是椭圆x24 y2b2=1(b>0)在X轴上的两个焦点,若椭圆上存在点P,使PF1·PF2=0,求b点取值范围。
  解:先证结论,若B为椭圆短轴端点
  则∠F1PF2≤∠F1BF2设∠F1PF2=θ
  PF1=r1,PF2=r2
  cosθ = r21 r22 -4c22r1 r2 = 4a2-4c22r1 r2 -1
  又∵r1r2≤(r1 r22)2=a2
  ∴cosθ≥a2 b2-4c22a2=cosF1BF2
  当且仅当r1=r2时等号成立,即∠F1PF2≤∠F1BF2,题中椭圆上存在点P,使得∠F1PF2=90°
  当且仅当∠F1BF2≥90°即cos∠F1B0≤22∴b≤22a∵a≤2
  ∴b≤22*2=2∴b∈(0,2]
  另法:∵r1 r2=2ar12 r22=4c2
  ∴r1r2=2b2又2r1r2≤r12 r22
  ∴b2≤c2=4-b2即b∈(0,2]
  例7:若点O过点F(-2,0)分别是双曲线x2a2-y2=1(a>0)中心和左焦点,点M为双曲线右支上的任意一点,求OM·FM取值范围。
  思路分析:①首先,根据双曲线中心过焦点求出双曲线方程
  ②再将OM,FM用坐标表示出来,列出OM·FM的表达式
  ③根据点P的坐标范围,从而求出结果
  解:∵a2=(-2)2-1=3∴双曲线方程式:x23-y2=1
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