今天分享一道题,题目是求解直线方程的,主要是想分享一种新的思路,希望能对各位同学有所启发:
第一小题很简单,直接设出 Q 点坐标,然后用两点之间的距离公式算出 QM,QN,由题目给出的比例关系,即可算出 C 的方程:
第二小题,我们可以采取数形结合的方法,由于A、B 在圆上,则三角形 OAB为等腰直角三角形,然后可以计算出 O 到直线的距离,再根据点到直线的距离公式,即可解出 k ,这种思路最简单,计算起来也相对方便。
我们还可以用解析几何方法,设出 A、B两点的坐标,然后根据垂直关系得到,两点横纵坐标相乘相加为零。再然后,联立直线和圆的方程,根据韦达定理可以用 k 表示出两横坐标的积和两横坐标的和,并用它表示纵坐标之积,然后代入到上述约束中解出 k 的值,这种思路也是比较常见的,略微比前一种麻烦一点,但是当 C 为圆锥曲线时,第一种思路便不好解,而第二种是更加普遍的思路,适用范围更广,所以这种方式也是需要掌握的。
第三小题,我们同样可以根据几何关系得到这四点之间的约束(共圆,以OP为直径),这样我们能很快算出圆心坐标和半径从而得到圆的方程,而 C D 是两个圆的交点,通过两个圆方程作差,即可得到我们要的直线方程。
我们着重讲一下第二种方法,这种方法特别新颖,计算量很小。我们设出 C、D、P 点的坐标,由于圆 O 的圆心在坐标原点,则切线方程可以很容易表示出来,和圆方程长的很像(想一想怎么来的,欢迎评论区留言),而且这两个切线方程的形式一致,而 P 点又同时在两个方程上,我们发现基本无需计算就可以将过 CD 的直线表示出来(这一步也很新颖)。
当然,我们也可以设出 P 点坐标,然后根据圆与过 P 点的直线相切,得到 PC 和 PD 的方程和 C、 D 的坐标,最后得出 CD 的方程,但这样做起来就比较复杂了,感兴趣的可以做一下。
小结这道题看起来比较简单,但实际做的时候如果没找到合适的方法还是有点复杂的,第一小题很常规,相信绝大部分人很自然想到直接设坐标,用距离之比得出 C 的方程。第二小题由于曲线 C 是圆,而不是其他圆锥曲线,在距离的问题上,圆有着许多特殊的性质,有更多方便的方法来解决,所以用几何的方法往往比代数的方法更加简单,但是代数的方法更加一般化,对解决圆锥曲线这类问题更加常见,更程序化一点,思路比较固定,联立方程,消除变量,韦达定理表示,然后解出未知参数。
第三题如果用纯代数的方法比较麻烦,所以通过分析得到四点共圆,比较轻易的得到圆的方程,两个圆方程作差就能得到过 CD 的直线方程(其实这里和下面一种方法求直线有共通之处)。
第二种方法很新颖,几乎没有怎么计算就把直线方程求出来了,首先 C、 D 两点处的切线方程表示方法(不懂的同学可以留言讨论),在圆锥曲线上也可以效仿,其次,如果两个点的坐标满足同一个形式,则过这两点的直线上所有的点都满足这个形式,即直线方程就可以这么表示。
,