解析几何综合题案例分析

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  纵观高考题,不难发现解析几何题悄然成了许多省份的压轴题之一。解析几何横跨代数和几何,一道解析几何题目,涉及众多,很大程度上考察了学生的思维和运算能力。
  解析几何是用代数方法研究几何图形的一门学科,因此它的基本特征就是数形结合。基本方法是建立方程(组),通过方程来研究几何性质。因此从几何入手,从代数着力,是它的基本方向。建立方程,解方程。就需要做好引参,用参,消参工作。解析几何解题思路或从几何关系入手,或把几何关系坐标化,方程化,从代数入手,可以说它的方法是几何法和代数法。
  以下通过一个例子具体来谈:
  案例:如图,在平面直角坐标系xoy中,椭圆
  的左、右焦点分别为F1(-c,0)F2(c,0),已知(1,e)和(e,√3/2)都在椭圆上,其中e为椭圆的离心率。
  (1)求椭圆的方程;
  (2)设A,B是椭圆上位于x轴上方的两点,且直线AF1与直线BF2平行,AF2与BF1交于点P。
  (I)若AF1-BF2=√6/2,求直线AF1的斜率;(II)求证:PF1+PF2是定值。
  解法一:(1)分析:把两点代人,利用a,
  b,c三个量的基本关系易得,注意消元和化归。
  由题设知,a2=b2=c2,e=c/a,由点(1,e)在椭圆上,得
  ,故c2=a2-1。由点(e,√3/2)在椭圆上,得
  故椭圆的方程为x2/2+y2=1。
  (2)分析一:第二问和三问几何特征是直线与椭圆相交,所以一定要联立方程组。思路一要求AF1与BF2,需要点A,B的坐标,利用求根公式分别求出A,B的坐标,即可求出 值。
  解法一:由(1)得F1(-1,0),F2(1,0),又因为直线AF1与直线BF2平行,所以设AF1,BF2的方程分别为my=x+1,my=x-1,A(x1,y1),B(x2,y2),y1>0,y2>0。
  (求根公式真功)
  故
  同理, ②。
  (I)由①②得, 。解 得m2=2
  注意到M>0,所以m=√2。因此直线AF1的斜率为1/m=√2/2。
  (II)分析:想求出P点坐标,难于上青天,如果看到图形中的两个三角形相似,不难想到利用相似,结合定义进行转化,可谓柳暗花明又一村,问道于几何。
  证明:因为直线AF1与直线BF2平行,
  所以 ,故
  。又由点B在椭圆上知,BF1+BF2=2√2,所以PF1
  ,同理 。
  由①②得, 。
  所以 ,从而PF1+PF2是定值。
  分析二:一定要分别求出点A,B的坐标呢?能不能运用韦达定理,设而不求,从整体上去考虑呢?
  解法二:当直线AF1斜率不存在时,易知不符合题设,因此可设直线AF1为y=k(x+1),其中 A(x1,y1),直线AF2与椭圆另一交点记为C(x2,y2)。
  由
  得(1+2k2)x2+4k2x+2k2-2=0。
  故 。
  因为直线AF1与直线BF2平行,可设直线BF2为y=k(x-1),其中B(x3,y3),直线BF2与椭圆另一交点记为D(x4,y4)。
  由
  得(1+2k2)x2-4k2x+2k2-2=0。
  则 。
  易见x1+x2+x3+x4=0,x1x2=x3x4(*)。
  而 ,
  得x1+x3=√3。
  故x2+x4=-√3,分别代入(*),得x1(-√3-x4)=x4(√3-x1),x1=-x4。
  所以x1+x3=x3-x4=√3,于是(x3-x4)2=(x3+x4)2-4x3x4=3。
  即 =3,
  解得 。
  点评:韦达定理功效不亚于双剑合璧,而且深刻地揭示了问题的代数特征。
  (II)设P(x,y),因为P是AF2和BF1的交点,
  所以 ,
  则 ,
  可得 ,
  同理 。
  所以PF1+PF2=
  点评:在上述两种解法中,可见判别式,求根公式,韦达定理是我们处理直线与椭圆位置关系的基本工具,另外深刻地体现了解析几何运算中的特点:利用平面几何的知识,结合定义,设而不求,整体运算,对称轮换,利用方程进行横纵坐标之间的转换。
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