学科方法2参数法
参数观点是运动、变化思想在数学中的重要体现.参数是解析几何中最活跃的元素,也是解题的一种主要方法.解析几何中的许多解题技巧都来源于参数观点.
(一)参数法解题的基本步骤 参数法解题的步骤是:
(1)设参,即选择适当的参数(参数的个数可取一个或多个); (2)用参,即建立参数方程或含参数的方程; (3)消参,即通过运算消去参数,使问题得到解决.
例1 已知抛物线y=2px(p>0),在x轴的正半轴上求一点M,使过M的弦P1P2,满足OP1⊥OP2. 【解】 如图2-5,设M(m,0)(m>0)、P1(x1,y1)、P2(x2,y2). ∵ OP1⊥OP2,
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即y1y2=-x1x2.
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∴ (y1y2)=4px1x2. 从而(-x1x2)=4px1x2. ∵ x1≠0,x2≠0, ∴ x1x2=4p
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①
设直线P1P2的方程为y=k(x-m),把它代入y=2px中,整理,得
kx-2(km+p)x+km=0.
由韦达定理,得x1x2=m
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②
把②代入①中,得m=(2p). ∵ m>0,p>0,∴m=2p. 于是所求的点M的坐标为(2p,0).
【解说】 本例选点P1、P2的坐标为参数,利用已知条件建立x1,x2,y1,y2,m,p的关系式,消去参数,求得m的值.
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OP交椭圆于点R,又点Q在OP上且满足|OQ|2|OP|=|OR|.当点P在l上移动时,求动点Q的轨迹方程,并说明轨迹是什么曲线.(1995年全国高考理科压轴题)
【解】 如图2-6,设动点Q(x,y)(x,y不同时为零).又设|OR|=λ|OQ|,|OP|=u|OQ|,(λ,u>0),由于Q、R、P三点共线,所以点R(λx,λy)、点P(ux,uy).
∵ |OQ|2|OP|=|OR|, ∴ u|OQ|=λ|OQ|.又 |OQ|≠0,
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同理,由P在l上,可得
于是由①、②、③,可得动点Q的轨迹方程为
且长轴平行于x轴的椭圆,去掉坐标原点.
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利用已知条件|OQ|2|OP|=|OR|巧妙地消去参数,这里参数是一个过渡,起桥梁作用.这种解法比高考命题者提供的答案简明.
(二)解题技巧的一个源泉
参数观点是产生解题技巧的一个源泉,解析几何的许多解题技巧都起源于参数.其中“设而不求”和“代点法”就是最突出的两个.
1.设而不求
例3 如图2-7,过圆外一点P(a,b)作圆x+y=R的两条切线,切点为A、B,求直线AB的方程.
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【解】 设A、B的坐标分别为(x1,y1)、(x2,y2),则切线AP、BP的方程分别为x1x+y1y=R,x2x+y2y=R.
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∵ 这两条切线都过点P(a,b), ∴ ax1+by1=R, ax2+by2=R.
由以上二式可以看出,点A、B在直线ax+by=R上,又过A、B只有一条直线, ∴ 直线AB的方程为ax+by=R.
【解说】 本例中把A、B的坐标作为参数.虽然设了A、B的坐标,但并没有去求它的值,而是利用曲线与方程的概念,巧妙地“消去”参数,这就是所谓的“设而不求”.
2.代点法
例4 求抛物线y=12x的以M(1,2)为中点的弦所在直线的方程.
【解法1】 设弦的两个端点为A(x1,y1)、B(x2,y2),则由中点坐标公式,得 y1+y2=4 ①
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即(y1+
y2)(y1-y2)=12(x1-x2). ②
即直线AB的斜率k=3.
故直线AB的方程为y-2=3(x-1).
即 3x-y-1=0. 【解法2】 ∵ 弦的中点为M(1,2),
∴ 可设弦的两个端点为A(x,y)、B(2-x,4-y). ∵ A、B在抛物线上, ∴ y=12x,(4-y)=12(2-x). 以上两式相减,得
y-(4-y)=12(x-2+x),
即 3x-y-1=0,这就是直线AB的方程.
【解说】 以上两种解法都叫做代点法.它是先设曲线上有关点的坐标,然后代入曲线方程,最后经适当变换而得到所求的结果.
习题2.2
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用参数法解证下列各题:
1.已知椭圆9x+16y=144内有一点P(2,1),以P为中点作弦MN,则直线MN的方程为. [ ]
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A.9x-8y+26=0
B.9x+8y-26=0
C.8x-9y+26=0
D.8x+9y-26=0
2.点D(5,0)是圆x+y-8x-2y+7=0内一点,过D作两条互相垂直的射线,交圆于A、B两点,求弦AB中点M的轨迹方
程.
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且OP⊥OQ,求m的值.