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參數(shù)方程在解題中的廣泛應(yīng)用
參數(shù)方程在解析幾何中是一個十分重要的內(nèi)容,而且是高中數(shù)學(xué)的一個難點(diǎn)。近幾年來高考對參數(shù)方程和極坐標(biāo)的要求稍有降低,但是,可用參數(shù)方程求解的問題和內(nèi)容有所增加且與三角函數(shù)聯(lián)系緊密。本文以具體的例子闡述參數(shù)方程的廣泛應(yīng)用。一、探求幾何最值問題
有時在求多元函數(shù)的幾何最值有困難,我們不妨采用參數(shù)方程進(jìn)行轉(zhuǎn)化,化為求三角函數(shù)的最值問題來處理。
例1(1984年考題) 在△ABC中,∠A,∠B,∠C所對的邊分別為a、b、c,且c=10,,P為△ABC的內(nèi)切圓的動點(diǎn),求點(diǎn)P到頂點(diǎn)A、B、C的距離的平方和的最大值和最小值。
解 由,運(yùn)用正弦定理,可得:
∵sinA·cosA=sinB·cosB
∴sin2A=sin2B
由A≠B,可得2A=π-2B。
∴A+B=,則△ABC為直角三角形。
又C=10,,可得:
a=6,b=8,r=2
如圖建立坐標(biāo)系,則內(nèi)切圓的參數(shù)方程為
所以圓上動點(diǎn)P的坐標(biāo)為(2+2cosα,2+2sinα),從而=80-8cosα
因0≤α<2π,所以
例2 過拋物線 (t為參數(shù),p>0)的焦點(diǎn)作傾角為θ的直線交拋物線于A、B兩點(diǎn),設(shè)0<θ<π,當(dāng)θ取什么值時,|AB|取最小值。
解 拋物線。╰為參數(shù))
的普通方程為=2px,其焦點(diǎn)為。
設(shè)直線l的參數(shù)方程為:
。é葹閰(shù))
代入拋物線方程=2px得:
又∵0<θ<π
∴當(dāng)θ=時,|AB|取最小值2p。
二、解析幾何中證明型問題
運(yùn)用直線和圓的標(biāo)準(zhǔn)形式的參數(shù)方程中參數(shù)的幾何意義,能簡捷地解決有關(guān)與過定點(diǎn)的直線上的動點(diǎn)到定點(diǎn)的距離有關(guān)的問題。
例3 在雙曲線中,右準(zhǔn)線與x軸交于A,過A作直線與雙曲線交于B、C兩點(diǎn),過右焦點(diǎn)F作AC的平行線,與雙曲線交于M、N兩點(diǎn),求證:|FM|·|FN|=·|AB|·|AC|(e為離心率)。
證明 設(shè)F點(diǎn)坐標(biāo)為(c,0),
A點(diǎn)坐標(biāo)為(,0)。
又,設(shè)AC的傾角為α,則直線AC與MN的參數(shù)方程依次為:
將①、②代入雙曲線方程,化簡得:
同理,將③、④代入雙曲線方程整理得:
|FM|·|FN|=
∴|FM|·|FN|=|AB|·|AC|。
雙曲線的一條準(zhǔn)線與實(shí)軸交于P點(diǎn),過P點(diǎn)引一直線和雙曲線交于A、B兩點(diǎn),又過一焦點(diǎn)F引直線垂直于AB和雙曲線交于C、D兩點(diǎn),求證:|FC|·|FD|=2|PA|·|PB|。
證明 由已知可得。設(shè)直線AB的傾角為α,則直線AB
的參數(shù)方程為
。╰為參數(shù))
代入,可得:
據(jù)題設(shè)得直線CD方程為。╰為參數(shù))
代入,得:,從而得,
即得|FC|·|FD|=2|PA|·|PB|。
三、探求解析幾何定值型問題
在解析幾何中點(diǎn)的坐標(biāo)為(x,y),有二個變元,若用參數(shù)方程則只有一個變元,則對于有定值和最值時,參數(shù)法顯然比較簡單。
例5 從橢圓上任一點(diǎn)向短軸的兩端點(diǎn)分別引直線,求這兩條直線在x軸上截距的乘積。
解 化方程為參數(shù)方程:
(θ為參數(shù))
設(shè)P為橢圓上任一點(diǎn),則P(3cosθ,2sinθ)。
于是,直線BP的方程為:
直線的方程為:
令y=0代入BP,的方程,分別得它們在x軸上的截距為和。
故截距之積為:()·()=9。
四、探求參數(shù)的互相制約條件型問題
例6 如果橢圓與拋物線=6(x-n)有公共點(diǎn),試求m、n滿足
的條件。
分析 如果本題采用常規(guī)的代入消元法,將其轉(zhuǎn)化為關(guān)于x的一元二次方程來解,極易導(dǎo)致錯誤,而且很難發(fā)現(xiàn)其錯誤產(chǎn)生的
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