6、求根公式法 例5设直线l过点试求
AP的取值范围. PBPBx2y2P(0,3),和椭圆??1顺次交于
94A、B两点,
分析:本题中,绝大多数同学不难得到:AP=?xA,但从此后却一
xB筹莫展, 问题的根源在于对题目的整体把握不够. 事实上,所谓求取值范围,不外乎两条路:其一是构造所求变量关于某个(或某几个)参数的函数关系式(或方程),这只需利用对应的思想实施;其二则是构造关于所求量的一个不等关系.
分析1: 从第一条想法入手,
APx=?A已经是一个关系式,但由于PBxB有两个变量xA,xB,同时这两个变量的范围不好控制,所以自然想到利用第3个变量——直线AB的斜率k. 问题就转化为如何将xA,xB转化为关于k的表达式,到此为止,将直线方程代入椭圆方程,消去y得出关于x的一元二次方程,其求根公式呼之欲出.
把直线l的方程y = kx+3代入椭圆方程,消去y得到关于x的一元二次方程 求根公式 xA= f(k),xB = g(k) AP/PB = —(xA / xB) 得到所求量关于k的函数关系式 由判别式得出k的取值范围
所求量的取值范围
简解1:当直线l垂直于x轴时,可求得
AP1??; PB5当l与x轴不垂直时,设A?x1,y1?,B(x2,y2),直线l的方程为:
y?kx?3,代入椭圆方程,消去y得9k2?4x2?54kx?45?0
??解之得
x1,2?27k?69k2?5?.
9k2?4因为椭圆关于y轴对称,点P在y轴上,所以只需考虑k?0的情形.
22?27k?69k?5?27k?69k?5, k?0当时,x1?,x2?229k?49k?4x1?9k?29k2?518kAP18所以 ==1???=1?PBx29k?29k2?59k?29k2?59?29?5.
k2由 ??(?54k)2?180?9k2?4??0, 解得 k2?,
59所以 综上
?1?1?189?29?5k2??1, 5?1?AP1??. PB5分析2: 如果想构造关于所求量的不等式,则应该考虑到:判别式
往往是产生不等的根源. 由判别式值的非负性可以很快确定k的取值范围,于是问题转化为如何将所求量与k联系起来. 一般来说,韦达定理总是充当这种问题的桥梁,但本题无法直接应用韦达定理,原因在于
xAP??1不是关于x1,x2的对称关系式. 原因找到后,解决问题的PBx2方法自然也就有了,即我们可以构造关于x1,x2的对称关系式.
简解2:设直线l的方程为:y?kx?3,代入椭圆方程,消去y得
把直线l的方程y = kx+3代入椭圆方程,消去y得到关于x的一元二次方程 韦达定理 xA+ xB = f(k),xA xB = g(k) AP/PB = —(xA / xB) 构造所求量与k的关系式 由判别式得出k的取值范围
关于所求量的不等式 ?9k则
2?4x2?54kx?45?0 (*)
??54k?x?x?,2??19k2?4 ??xx?45.12?9k2?4?令
x1k2 ??,则,??1?2?324.x2?45k2?2059在(*)中,由判别式??0,可得 k2?, 从而有
1???5. 5324k236,所以 4??45k2?205 4???1??2?36,解得 5结合0???1得???1. 综上,?1?AP1??. PB515点评:范围问题不等关系的建立途径多多,诸如判别式法,均值不等式法,变量的有界性法,函数的性质法,数形结合法等等. 本题也可从数形结合的角度入手,给出又一优美解法.
解题犹如打仗,不能只是忙于冲锋陷阵,一时局部的胜利并不能说明问题,有时甚至会被局部所纠缠而看不清问题的实质所在,只有见微知著,树立全局观念,讲究排兵布阵,运筹帷幄,方能决胜千里.
第三、推理训练:数学推理是由已知的数学命题得出新命题的基本思维形式,它是数学求解的核心。以已知的真实数学命题,即定义、公理、定理、性质等为依据,选择恰当的解题方法,达到解题目标,得出结论的一系列推理过程。在推理过程中,必须注意所使用的命题之间的相互关系(充分性、必要性、充要性等),做到思考缜密、推理严密。通过编写思维流程图来锤炼自己的大脑,快速提高解题能力。
例6椭圆长轴端点为A,B,O为椭圆中心,F为椭圆的右焦点,且AF?FB?1,OF?1.
(Ⅰ)求椭圆的标准方程;
(Ⅱ)记椭圆的上顶点为M,直线l交椭圆于P,Q两点,问:是否存在直线l,使点F恰为?PQM的垂心?若存在,求出直线l的方程;若不存在,请说明理由。 思维流程:
(Ⅰ) 由 AF ? FB ? 1 , OF ?1
由F为?PQM的重心 ( a ? c )( a ? c ) ? 1 , c ? 1
a?2,b?1 写出椭圆方程 PQ?MF,MP?FQ kPQ?1
(Ⅱ)
?y?x?m ?22 ?x?2y?2
消元
得出关于 m的方程 解出m 3x2?4mx?2m2?2?0 两根之和, 两根之积 MP?FQ?0
解题过程:
x2y2(Ⅰ)如图建系,设椭圆方程为2?2?1(a?b?0),则c?1
ab又∵AF?FB?1即 (a?c)?(a?c)?1?a2?c2,∴a2?2
x2故椭圆方程为?y2?1
2 (Ⅱ)假设存在直线l交椭圆于P,Q两点,且F恰为?PQM的垂心,则