解决问题的出发点_椭圆函数论文

解题的切入点,本文主要内容关键词为:切入点论文,此文献不代表本站观点,内容供学术参考,文章仅供参考阅读下载。

解答一道数学题目,就象攻克一座堡垒.首先要了解堡垒内部与外部的情况,然后再依据自己的力量制定一个“进攻方案”.无论哪一种“进攻方案”都需首先选择一个易于攻克的突破口,以便集中优势兵力,有效的攻其一“点”,再由点及面,逐步扩大战果取得最终胜利.解答数学题目亦如此,在分析题目的已知和所求的基础上,需首先选择一个解题的切入点,此点的选择正确与否成为解题的关键.数学是充满模式的,切入点的选择有以下几种常见情况:

一、以基础知识为切入点

首先要准确、规范、熟练的掌握好数学的基础知识、基本技能,透彻的理解数学基本概念、定理、公式,这样,就可由题目条件中显现出的概念、图形特征及定理、公式的结构特征,提取解题信息,据此为解题的切入点.

附图

附图

所以a≠-1,综合可得:

a∈R,且a≠-1

例2 函数f(x)=log[,a](ax[2]-x)在x∈[2,4]上是增函数,则a范围为______.

基础知识:两个单调性相同的函数复合为增函数,两个单调性相反的函数复合为减函数.已知函f(x)=log[,a](ax[2]-x)在

x∈[2,4]上是增函数,即由两个函数

f(t)=log[,a]t和t=ax[2]-x,x∈[2,4]复合而成的函数为增函数,由复合函数的性质可知,两个函数应具有相同的单调性,故而以两个函数同增或同减的情况分类讨论为切入点.

解:当a>1时,f(t)=log[,a]t为单调增,

又复合函数f(x)=log[,a](ax[2]-x)在x∈[2,4]上是增函数.

所以t(x)=ax[2]-x(t>0),x∈[2,4]也必须单调增,由抛物线t(x)=ax[2]-x的对称轴方程为x=1/2a,

得0<1/2a≤2,且满足t>0,故得a>1;同理可分析,当0<a<1时的情况,不满足题意,故舍去.综合可得:a>1.

例3 把椭圆(x[2]/25)+(y[2]/24)=1的长轴AB一百等分,过每一个分点作AB的垂线,交椭圆的上半部分于P[,1],P[,2],…P[,99]点,如F[,1]为左焦点,则|P[,1]F[,1]|+|P[,2]F[,1]|+…+|P[,99]F[,1]|=______.

基本概念:一动点P,二定点F[,1]、F[,2],

若|F[,1]F[,2]|=2c,|P[,1]F[,1]|+|P[,2]F[,1]|=2a(a>c>0,a、c均常数),则动点P的轨迹为椭圆.

因为P[,1],P[,2],…P[,99]为椭圆上的点,|P[,1]F[,1]|、|P[,2]F[,1]|、…、|P[,99]F[,1]|是椭圆上的点到左焦点的距离,所求又为椭圆上的点到左焦点的距离和,故由定义自然切入,应有:

|P[,i]F[,1]|+|P[,i]F[,2]|=2a(i=1,2,3…99),

(|P[,1]F[,1]|+|P[,2]F[,1]|+…+|P[,99]F[,1]|+(|P[,1]F[,2]|+|P[,2]F[,2]|+…+|P[,99]F[,2]|)=99·2a,且已知的椭圆是一个以原点为对称中心,以两条坐标轴为对称轴的图形,所以

|P[,1]F[,1]|+|P[,2]F[,1]|+…+|P[,99]F[,1]|=|P[,1]F[,2]|+|P[,2],F[,2]|+…+|P[,99]F[,2]|,

易得|P[,1]F[,1]|+|P[,2]F[,1]|+…+|P[,99]F[,1]|=(99/2)×2a=495.

例4 已知一动点P(x,y),满足=|x-y+5|,则动点轨迹为(

A.直线

B.椭圆

C.双曲线 D.抛物线

基本公式:P[,1](x[,1],y[,1]),P[,2](x[,2],y[,2])二点间距离公式为其结构为二个对应坐标差的平方和的算术根.点P(x,y)到直线ax+by+c=0距离公式:其结构为分式,分子是直线方程一般式左边的绝对值,分母是直线方程一般式中x、y系数平方和的算术根.观察已知等式左右两边的结构特征,分别与二点间距离公式及点到直线距离公式的结构相近,故据此为切入点,进一步向着公式的结构方向转化已知:

附图

可得动点P(x,y)到定点F(3,-1)的距离等于到直线x-y+5=0的距离,所以动点的轨迹为抛物线.

二、以已知条件为切入点

解数学题的过程,从某种角度来说,是将已知到未知的“距离”逐渐缩短的过程,是将已知条件“合理”的逐步转化为未知的过程.剖析已知条件,进行有效的分检、组合,由易于转化且与目标“亲近”的已知切入,寻找它们与所求目标相近区域的“绎站”,将已知条件沿这些“站点”用“理”使其“变形”传递,逐步向目标转化,最终实现由因到果的质变.

例5 已知直线ι:x-ty=t与抛物线c:y[2]=x相交于A、B二点,线段AB的中点为M,且与定点P(4,1)不重合,设直线PM在y轴上的截矩为b.设b=f(t),求f(t)及t的取值范围.

在多个已知条件中,“已知直线ι:x-ty=t与抛物线c:y[2]=x相交于A、B二点”最易转化,且其它的一些条件均是在此基础上建立的,所以应由此已知条件为切入点.

简解:A(x[,1],y[,1])、B(x[,2],y[,2])二点坐标即方程组x-ty=t y[2]=x的解,消元后得到的一元二次方程y[2]-ty-t=0,

由韦达定理得:x[,1]+x[,2]=t[2]+2t,中点坐标

附图

又直线与抛物线相交于A、B不同二点,所以方程组必有不同二解,则消元后得到的一元二次方程y[2]-ty-t=0的根的判别式

△t[2]+4t>0t<-4.

由“M与P(4,1)不重合”

y[,0]=t/2≠1t≠2

所以b=f(t)=t/(t+4)

(t>0或t<-4且t≠2=

例6 对于满足0≤p≤4的所有实数p,使不等式x[2]+px>4x+p-3都成立的x取值范围为______.

已知条件为p的取值范围0≤p≤4,为了能利用已知条件,就需将p从含x、p两个变量的不等式中分离出来,所以寻求已知利用的途径成为切入点.

附图

解得:x>3或x<1(舍去)

综合可得:x<1或x>3

三、以多条件中的“近距离”为切入点

对条件纷杂即有多个已知条件的问题,要选择一个自己是最熟悉即思维能流畅通达的“近距离”的条件为切入点,然后由近及远,寻找已知条件之间的内在联系.

例7 已知定义域为R的函数f(x),对任意的x、y∈R,均有:

f(x+y)=f(x)+f(y)-3,且

f(3/2)=0,当x-3/2>0时,f(x)<0,试举一个具有这种性质的一个函数.

此题中要求的函数需满足三个条件,先对这三个条件逐一进行分析:

第一个若改为f(x+y)=f(x)+f(y)比较熟悉,但在等式右边-3后就有些陌生了,属“远距离”;第二与第三个条件都较熟悉,二者相比还是等式更“近”些,故而从

f(3/2)=0开始.首先寻找一个满足f(3/2)=0的简单的一次函数y=x-2/3,其次为使它满足当x-(3/2)>0时,

f(x)<0,将函数改进为

y=-(x-2/3),再将其代入

f(x+y)=f(x)+f(y)-3检验,

左边=f(x+y)=-(x+y)+3/2,

右边=f(x)+f(y)-3=-(x+y),

左边≠右边,

附图

将其代入f(x+y)=f(x)+f(y)-3

可求得c=2,f(x)=-2(x-(2/3)).

这样使思维由“近”及“远”,由易到难,自我搭设一个适合自己的解题阶梯.

四、寻找“动中之静”为切入点

世界上任何事物都不会孤立存在,它们相互联系、相互制约,达到动态“平衡”后而共存.对于含有动点、动线等运动的元素的问题亦如此,随着某些量的变化,它周围的相关元素也随之变化,整体在这个变化过程中也会达到“平衡”,这就需要我们通过动态中的条件“透视”出运动中相对“静止”的量,“以不变应万变”吧.

例8 一动圆C与两定圆C[,1]:(x+2)[2]+y[2]=1C[,2]:(x-2)[2]+y[2]=4分别内切和外切,求动圆C的圆心P的轨迹.

解:设⊙C[,1]圆心F[,1](-2,0),⊙C[,2]圆心F[,2](2,0),虽然动圆C的圆心半径都在变化,但是它与两定圆分别内切和外切的位置关系固定不变,⊙C与定圆C[,1]内切圆心距|PF[,1]|=r-1是变量,圆C与定圆C[,2]外切圆心距|PF[,2]|=r+1也是变量,且它们都随着r的变化而变化,是否能建立|PF[,2]|与|PF[,1]|的一种关系,消去变量r,化变量为常量呢?以此为切入点可得:

|PF[,2]|-|PF[,1]|=(r+1)-(r-1)=2,则动圆C圆心P的轨迹为以F[,1]、F[,2]为焦点、实轴长为2的双曲线的一支.

例9 正方体ABCD—A[,1]B[,1]C[,1]D[,1]中,点P在侧面BC[,1]及边界上运动,且总有BD[,1]⊥AP,求动点P的轨迹.

附图

解:在已知条件BD[,1]⊥AP中,线段BD[,1]是静止的,线段AP是运动的,但它的一个端点A固定,另一个端点P运动,在线段AP变动的无数个位置中,定线BD[,1]⊥AP的关系静止不变,即定线BD[,1]垂直于过A点的无数直线,即BD[,1]垂直于过A点的由动线段AP构成的一个平面α.

虽然P为动点,但平面α是“静止”的,由此切入可推得:平面α与面BC[,1]的交线即为动点P的轨迹.

因为“二条相交直线确定一个平面”,故需再寻找在面BC[,1]内过动点P且与BD[,1]有固定垂直的另一条直线,显见BD[,1]垂直BC[,1],则P点的轨迹为线段CB[,1].

通过分析已知条件,剥离动量,探求定量,确定切入点.

五、构建解题主框架为切入点

构建解题主框架,即要有“大局”的观念,分析已知、锁定目标,带着问题,寻找条件和结论的联系,有的放矢,布局谋篇,不要求推证计算的绝对严谨,而是正确构建解题思路的“大框架”,透析解题主过程,再加工细化各模块.

例10 中心在原点,焦点在坐标轴上的椭圆E与直线ι:y=1-x交于A、B二点,直线y=x/2过线段AB的中点,且椭圆E上存在一点G与椭圆右焦点关于直线ι对称,求椭圆E的方程.

解题主框架

附图

简解:由已知可设E为:(x[2]/a[2])+(y[2]/b[2])=1,

附图

要准确、迅速地把握解题的切入点,就要善于根据变化的情况有所判断、有所选择、有所发挥,不断总结规律.

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