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解决椭圆复杂问题时,同学们往往觉得解题过程很繁杂而不愿意去做,如果掌握了椭圆还圆法,将椭圆变成圆,然后利用圆的性质解决这些问题,那么解决椭圆问题的时候就可以找到捷径.
首先看复旦保送题:在四分之一的椭圆 =1(x>0,y>0)上求一点P,使过点P椭圆的切线与坐标轴围成的三角形的面积最小.
解析:令=x′=y′,则椭圆方程变换为x′ y′=1.
设椭圆的切线交x轴于B,交y轴于A,则变换为单位圆后分别变为A′,B′,由于仿射不变性,则|OB|=a|OB′|,|OA|=b|OA′|.
S=|OA|·|OB|,S′=|OA′|·|OB′|?圯S=abS′.
在单位圆中,∵OP′⊥A′B′,∴|OA′|·|OB′|=|OP′|·|A′B′|=|A′B′|,
且|A′B′|=.
上面两式平方可得:|OA′|·|OB′|=|OA′| |OB′|≥2|OA′|·|OB′|=2.
∴S′≥1,此时面积最小,P′(,).由变换可知P(a,b)为所求.
刚才我们使用了仿射不变性,这是高等数学的性质,在这里我们不去证明,但是我们需要记住以下结论:
1.共点、共线不变(直线和圆锥曲线的位置关系不变),例如:原来相切(交)变换后仍然相切(交);2.坐标成比例变化;
3.斜率成比例变化;k==-·=·k;
4.面积成比例变化;S=abS′;
5.线段成比例变化.(是中点的变化后还是中点)
我们再看一题(06山东文21):已知椭圆的中心在坐标原点O,焦点在X轴上,椭圆的短轴端点和焦点所组成的四边形是正方形,两准线间的距离为4,
(1)求椭圆的标准方程;
(2)直线l过点P(0,2)且与椭圆相交于A,B两点,当△AOB的面积取得最小值时,求直线l的斜率.
解题分析:(1)容易得椭圆方程为: y=1;
(2)令=y′=x′,由于仿射不变性,可知P(0,2)变化为P′(0,2).
题目改为求单位圆x′ y′=1过P(0,2)的直线l交圆于两点A′,B′,△A′OB′面积最大时直线方程.
S=|OA′||OB′|·sinθ=sinθ;
∴当sinθ=1时,即θ=时取得最大,此时转换成求O点到直线l′的距离为,可设直线l′的方程为:y=k′x′ 2,由距离公式可得:
=?圯k′=±,所以根据斜率成比例可得:k=·k′=±,这道题被我们瞬间秒杀.
(2011年重庆理20):如图,椭圆的中心为原点O,离心率e=,一条准线的方程为x=2.(Ⅰ)求该椭圆的标准方程;
(Ⅱ) 设动点P满足:= 2 ,其中M,N是椭圆上的点,直线OM与ON的斜率之积为-,问:是否存在两个定点F,F,使得|PF| |PF|为定值?若存在,求F,F的坐标;若不存在,说明理由.
解析:容易得知椭圆方程为 =1,x′=y′=,
变化为单位圆后,∵k·k=·k·k=-∴k·k=-1,
容易得到动点P′满足|OP′|=,即x′ y′=5为其方程,
所以 =1为动点P的轨迹方程,则|PF| |PF|为定值,
∴F(-,0),F(,0)为所求.
通过此题是想告诉我们出题是根据椭圆还圆法,反向转化,就将一道弱智的题变成一道巨难的解析几何难题.同时我们也可知道高考命题的方式、背景,加深对考题真题的认识.
有了对椭圆还圆法全面的认识,那么到底什么时候用?归纳了以下几种:
1.面积问题;
2.线段成比例问题;
3.斜率成比例问题;
4.变换后成特殊几何关系.
此种方法确实存在风险,但它能帮助我们快速获得结果,便于检查,可以用常规式子写出过程,用此法得出结果.优秀学生参加自主招生考试时可以随意使用.
首先看复旦保送题:在四分之一的椭圆 =1(x>0,y>0)上求一点P,使过点P椭圆的切线与坐标轴围成的三角形的面积最小.
解析:令=x′=y′,则椭圆方程变换为x′ y′=1.
设椭圆的切线交x轴于B,交y轴于A,则变换为单位圆后分别变为A′,B′,由于仿射不变性,则|OB|=a|OB′|,|OA|=b|OA′|.
S=|OA|·|OB|,S′=|OA′|·|OB′|?圯S=abS′.
在单位圆中,∵OP′⊥A′B′,∴|OA′|·|OB′|=|OP′|·|A′B′|=|A′B′|,
且|A′B′|=.
上面两式平方可得:|OA′|·|OB′|=|OA′| |OB′|≥2|OA′|·|OB′|=2.
∴S′≥1,此时面积最小,P′(,).由变换可知P(a,b)为所求.
刚才我们使用了仿射不变性,这是高等数学的性质,在这里我们不去证明,但是我们需要记住以下结论:
1.共点、共线不变(直线和圆锥曲线的位置关系不变),例如:原来相切(交)变换后仍然相切(交);2.坐标成比例变化;
3.斜率成比例变化;k==-·=·k;
4.面积成比例变化;S=abS′;
5.线段成比例变化.(是中点的变化后还是中点)
我们再看一题(06山东文21):已知椭圆的中心在坐标原点O,焦点在X轴上,椭圆的短轴端点和焦点所组成的四边形是正方形,两准线间的距离为4,
(1)求椭圆的标准方程;
(2)直线l过点P(0,2)且与椭圆相交于A,B两点,当△AOB的面积取得最小值时,求直线l的斜率.
解题分析:(1)容易得椭圆方程为: y=1;
(2)令=y′=x′,由于仿射不变性,可知P(0,2)变化为P′(0,2).
题目改为求单位圆x′ y′=1过P(0,2)的直线l交圆于两点A′,B′,△A′OB′面积最大时直线方程.
S=|OA′||OB′|·sinθ=sinθ;
∴当sinθ=1时,即θ=时取得最大,此时转换成求O点到直线l′的距离为,可设直线l′的方程为:y=k′x′ 2,由距离公式可得:
=?圯k′=±,所以根据斜率成比例可得:k=·k′=±,这道题被我们瞬间秒杀.
(2011年重庆理20):如图,椭圆的中心为原点O,离心率e=,一条准线的方程为x=2.(Ⅰ)求该椭圆的标准方程;
(Ⅱ) 设动点P满足:= 2 ,其中M,N是椭圆上的点,直线OM与ON的斜率之积为-,问:是否存在两个定点F,F,使得|PF| |PF|为定值?若存在,求F,F的坐标;若不存在,说明理由.
解析:容易得知椭圆方程为 =1,x′=y′=,
变化为单位圆后,∵k·k=·k·k=-∴k·k=-1,
容易得到动点P′满足|OP′|=,即x′ y′=5为其方程,
所以 =1为动点P的轨迹方程,则|PF| |PF|为定值,
∴F(-,0),F(,0)为所求.
通过此题是想告诉我们出题是根据椭圆还圆法,反向转化,就将一道弱智的题变成一道巨难的解析几何难题.同时我们也可知道高考命题的方式、背景,加深对考题真题的认识.
有了对椭圆还圆法全面的认识,那么到底什么时候用?归纳了以下几种:
1.面积问题;
2.线段成比例问题;
3.斜率成比例问题;
4.变换后成特殊几何关系.
此种方法确实存在风险,但它能帮助我们快速获得结果,便于检查,可以用常规式子写出过程,用此法得出结果.优秀学生参加自主招生考试时可以随意使用.