匈牙利數學家G·波利亞在著作《怎樣解題》中寫道:“回到定義上來是一項重要的思維活動.”定義是數學知識的根基,它揭示了概念的本質,界定了概念的范疇.定義本身也蘊含著方法,例如,圓錐曲線的定義不僅闡述了其最本質的幾何特征,還直接導出了圓錐曲線的方程. 利用定義解題,能簡化代數運算,幫助我們走出解題困境.今天,我們就談談如何利用圓錐曲線的定義,巧妙地求解離心率問題、軌跡問題和最值問題.
求解離心率問題
例1 [2013年高考數學浙江參考試卷(理科)第9題] 如圖1所示,F1,F2分別是雙曲線C:-=1(a>0,b>0)的左、右焦點,過F1的直線l與C的左、右兩支分別交于A,B兩點.若AB ∶ BF2 ∶ AF2=3 ∶ 4 ∶ 5,則雙曲線的離心率為
(A) (B) (C) 2 (D)
解: 設AB=3t,BF2=4t,AF2=5t ,其中t>0.由勾股定理可知∠F1BF2=90°.根據雙曲線第一定義可得:BF1-BF2=2a,AF2-AF1=2a,又AF1=BF1-AB,所以(BF1-BF2)+(AF2-AF1)=(BF1-4t)+[5t-(BF1-3t)]=4t=4a,解得a=t.故BF1-BF2=BF1-4t=2a=2t,所以BF1=6t.在Rt△F1BF2中,F1F2==2t=2c,所以c=t,故雙曲線的離心率e===. 選A.
評注: 如果要通過求線段長度得出c和a,由于題中沒有給出具體數值,我們可以設A(x1,y1),B(x2,y2),F2(c,0),并根據AB ∶ BF2 ∶ AF2=3 ∶ 4 ∶ 5求解.因為參數很多,這樣解計算量很大,而且不一定能求出結果.但是通過雙曲線的定義,我們得到了關系式BF1-BF2=2a,AF2-AF1=2a,這就巧妙地回避了“根據坐標求AB,BF2,AF2的長度”的煩瑣運算.
用定義法求解圓錐曲線問題是一種最直接、最本質的方法. 什么時候適合用定義法求解呢?當題中涉及焦點三角形或準線時,我們不妨優先考慮定義法.
求解軌跡問題
例2 如圖2所示,已知圓C:(x+1)2+y2=8,定點A(1,0),M為圓上一動點,點P在線段AM上,點N在CM上,且滿足=2,·=0,求點N的軌跡方程.
解: 由圓C:(x+1)2+y2=8可知圓C的半徑r=2,圓心為C(-1,0),又A(1,0),故AC=2.因為=2,所以點P為AM的中點……