懂得示范 方能自觉

2018-03-06 17:38漆光宗
新高考·高一数学 2017年7期
关键词:坐标系斜率刻画

漆光宗

一、曲线的代数刻画——方程

为了保证点在某曲线上运动则它的坐标就应该满足一定的条件,即动点的横坐标x和纵坐标y之间应该满足一定的关系,我们可以把这个关系式(关于x,y的等式)看作方程,如果同时满足如下两个条件:一是坐标满足这个方程的所有的点都在这条曲线上,二是这条曲线上的所有点的坐标也都满足这个方程,那么这条曲线就可以用这个方程来加以刻画,这个方程就叫作这条曲线的方程.

那么如何建立一条曲线的方程?有没有一般的求曲线方程的套路?在求曲线方程的过程中需要注意哪些问题?嗯,面对问题,我们得跟往常一样,到课本中去寻找答案!

二、直线点斜式方程给我们的启示

课本中第一次研究的曲线是直线(可以看成特殊的曲线),第一次建立的直线方程是点斜式方程,那么它就应该是求曲线方程的第一次示范,让我们来回顾一下这次经历,看看能从中得到什么样的启发,能否从中窥探出求曲线方程的一般步骤?

课本摘录:

若直线l经过点A(-1,3),斜率为 2,点P在直线l上运动,那么点P(x,y)满足什么条件?

当点P(x,y)在直线l上运动时(除点A外),点P与定点A(-1.3)所确定的直线l的斜率恒等于-2,故有(y-3)/((x-(-1))=-2即y-3=-2[x-(-1)],显然,点A(-1,3)的坐标也满足此方程,

一般地,設直线l经过点P1(x1,y1),斜率为k,直线l上任意一点P的坐标是(x,y).

当点P(x,y)(不同于点P1)在直线l上运动时,PP1的斜率恒等于k,故有(y-y1)/(x-x1)k,故Y-Y1=k(x-x1),可以验证:直线l上的每一个点(包括点P1)的坐标都是这个方程的解,反过来,以这个方程的解为坐标的点都在直线l上.这个方程就是过点P1,斜率为k的直线Z的方程.

从以上摘录可以看出,课本上是先建立一条特殊的直线(经过点A(-1,3),斜率为 2)的点斜式方程,然后再仿照着建立了更一般的一条直线(经过点P1(x1,y1),斜率为k)的点斜式方程,不难梳理出求曲线方程应该有以下几个步骤:

(1)建系:两处题设中都是以坐标的形式给出点A(-1,3)或P1(x1,y1),这说明坐标系已经给出了,那么如果题设中没有给出坐标系,我们还得首先去建立坐标系.因为只有有了坐标系才有坐标,才能运用坐标来刻画画点.

(2)设点:“点P(x,y)在直线l上运动,……,直线l上任意一点P的坐标是(x,y)”就是设出直线上任意一点P的坐标为(x,y),这里要注意的是需强调“任意”,因为它需要代表这条曲线上的所有点.

(3)寻找几何条件:寻找曲线上所有点的坐标所满足的关系式(方程),需要想办法找到保证点在曲线上所应满足的几何条件,如“点P与定点A(-1,3)所确定的直线l的斜率恒等于2”,“当点P(x,y)(不同于点P1)在直线l上运动时,PP1的斜率恒等于k”.

(4)将几何条件坐标化:把动点坐标(x,y)代入到几何条件中,如(y-3)/((x-(-1))=-2,(y-y1)/((x-(-1)0=k

(5)化简、验证:为了使得方程呈现形式简单,一般需要对前面坐标化的几何条件进行化简,而且还需要对方程进行验证以确保两个条件:一是坐标满足这个方程的所有的点都在这条曲线上,二是这条曲线上的所有点的坐标也都满足这个方程.如方程(y-3)/((x-(-1))=-2就不表示整条直线,因为直线上的点( 1,3)就不满足这个方程,而方程y-3=-2[x-(-1)]就同时满足以上两个条件,它才是直线l的方程.

三、领会课本示范意图,形成求线方程的一般套路

由此可见,求曲线方程是有一定的套路可循的:建系,设点一寻找几何条件一将几何条件坐标化一化简,验证.

中学课本中网的标准方程的建立,以及后续将要学习的椭圆、双曲线以及抛物线的标准方程的建立都是这一套路的不断重复.看来我们得好好体会,并努力让它逐渐成为一种白觉.

例1 直角三角形OAB的斜边长为4,若点A,B分别在过点O(原点)且相互垂直的两条直线l1,l2上运动,求AB中点M的轨迹方程.

例2 如图1,平面内,已知圆O1的半径为2,圆O2的半径1,两圆的圆心距为10,求一曲线E,使得从曲线E上任一点P分别作两圆切线PA,PB,PC,PD,切点分别为A,B,C,D,恒有∠DPC=∠APB,求曲线E的方程.

四、让用方程刻画曲线的意识

成为一种自觉

解析几何的核心是用解析法研究几何问题,因此,在解决解析几何问题时,要有意识地用坐标刻画点,用方程刻画曲线,并从数与形两个方面去思考,实现两者的相互转换,找到让问题得以快速、有效地解决的办法,并努力让这种意识成为一种自觉,

例3 已知点A(-2,o),B(l,3),对圆C:(x-a)2+(y-6)2=36上任意一点P,PA/PB恒为定值λ,求实数a和λ的值.

方法二:注意到题中给出的几何条件PA/PB恒为定值λ,那么满足几何条件PA/PB=λ的动点P应在某条曲线D上运动,我们只需设出动点P的坐标为(x,y)并代入几何条件PA/PB=λ,把其坐标化即可得到曲线D的方程:

同学们,课本中的例题、练习、习题以及一些知识点的描述都具有很强的基础性、典型性与示范性,我们在平时的学习中需要自觉地去重视课本的示范功能,常梳理,多体会,勤总结,提炼内化成自己的解题策略,并白发地运用到平时的解题中去.endprint

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