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用参量坐标解决圆锥曲线问题, 常有意想不到的效果, 2022高考数学

在解决圆锥曲线(圆,双曲线和椭圆等)的问题时,经常需要设曲线上一点的坐标。通常都会设横坐标,这个时候,如果要用圆锥曲线的方程表示纵坐标,就会很麻烦。

比如设圆x^2+y^2=1上的一点(x,正负根号(1-x^2)),还要根据点所在的象限,区分纵坐标的符号性质。如果是双曲线或椭圆上的点,就更加麻烦了。当然,我们也是可以设法避开这种设法的。比如,把点设在某一条直线上的方法,这需要这点是直线与曲线的交点才行。虽然如果,仍有一些避无可避的情况。这时候,我们可以选择另一种设点的方法,就是用圆锥曲线的参数方程来设这个点,这样做有可能得到意想不到的好效果。使接下来的运算变得比较简便。

比如在圆x^2+y^2=r^2上,就设点(rcost, rsint). 在椭圆x^2/a^2+y^2/b^2=1上, 就设点(acost, bsint). 在双曲线x^2/a^2-y^2/b^2=1上,则可以设点(asect, btant),当然如果你够大胆的话,也可以设成点(acost, bisint),纵坐标设成了虚数的形式试一试。

如果没有实例,一切都只是纸上谈兵。下面老黄就以2022年高考数学理科全国甲卷的一道真题为例,给大家演示一下这种方法是怎么使用的。

椭圆C:x^2/a^2+y^2/b^2=1 (a>b>0)的左顶点为A,点P, Q均在C上,且关于y轴对称. 若直线AP, AQ的斜率之积为1/4, 则C的离心率为:

A. 根号3 /2; B. 根号2 /2; C. 1/2; D. 1/3

分析:题目本身是没有图的,如果理解上有困难,就要画一个草图帮助理解,如下图:

以往老黄都是先求出答案,再画图帮助大家理解的,所以以往画的图形,基本上都是准确的。但这道题的图是真的草图,不准确的哦。

显然,A点的坐标是(-a,0), F点的坐标是(-c,0). 我们可以设P(acost, bsint). 而Q点与P点关于y轴对称,所以横坐标相反,纵坐标相等,即Q(-asint, bsint). 这就避开了那种麻烦的(x,y)设法了。当然,如果你有其它好的方法, 也是可以使用的。

有了这四个点的坐标,我们就可以表示出AP和AQ的斜率。利用直线斜率的两点坐标公式,有AP的斜率为:bsint/(acost+a), AQ的斜率为:bsint/(-acost+a). 依题意,它们的乘积等于1/4. 所以b^2(sint)^2/(a^2(1-(cost)^2))=b^2/a^2=1/4. 即b=a/2.

又c^2=a^2-b^2=3a^2/4. 所以c=根号3 a/2, 从而求得离心率e=c/a=根号3/2. 选A. 其实,a,b,c正好构成一个含30度角的直角三角形的三边关系。了解这一点,选择中可以加快一点速度。

想要掌握这种“用参量方程坐标表示圆锥曲线上的一点"的方法,就要在平时多加练习哦。

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