劉源
解析幾何中的參數(shù)范圍問題是一類綜合性強、變量多、涉及知識面廣的題目,因而也是解幾中的一個難點問題。這類問題往往運用函數(shù)思想、方程思想、數(shù)形結合思想等,將問題轉化為求函數(shù)的值域或最值等來解決。
一、運用數(shù)形結合探求參數(shù)范圍
例1、m為何值時,直線y=-x+m與半橢圓(y≥1)只有一個公共點?
分析:因為橢圓(y≥1)為半條曲線,若利用方程觀點研究這類問題則需轉化成根的分布問題,較麻煩且易出錯,若用數(shù)形結合的思想來研究直觀易解。如圖1,l1、l2、l3是直線系y=-x+m中的三條直線,這三條直線是直線系中的直線與半橢圓交點個數(shù)的“界線”,在l1與l2之間的直線(含l1,不含l2)及l(fā)3都是與半橢圓只有一個公共點的直線,而m是這些直線在y軸上的截距,由此可求m的范圍。
簡解:l1過(,1) ∴ ∴
l1過(,1) ∴ ∴
(y≥1)
由 得到關于x的一元二次方程
y=-x+m
利用△=0得m=6. 綜上所得,≤m< 或m=6。
例2.若直線mx+y+2=0與線段AB有交點,其中A(-2, 3),B(3,2),求實數(shù)m的取值范圍。
解:如圖2,直線mx+y+2=0過一定點C(0, -2),直線mx+y+2=0實際上表示的是過定點(0, -2)的直線系,因為直線與線段AB有交點,則直線只能落在∠ABC的內部,
設BC、CA這兩條直線的斜率分別為k1、k2,則由斜率的定義可知,直線mx+y+2=0的斜率k應滿足k≥k1或k≤k2, ∵A(-2, 3) B(3, 2)
∴
∴-m≥或-m≤即m≤-或m≥。
說明:此例是典型的運用數(shù)形結合的思想來解題的問題,這里要清楚直線mx+y+2=0的斜率-m應為傾角的正切,而當傾角在(0°,90°)或(90°,180°)內,角的正切函數(shù)都是單調遞增的,因此當直線在∠ACB內部變化時,k應大于或等于kBC,或者k小于或等于kAC,當A、B兩點的坐標變化時,也要能求出m的范圍。
二、構造含參不等式探求參數(shù)范圍
例3 . 已知拋物線 的頂點在原點,以雙曲線的左準線為準線。
(Ⅰ)求拋物線C的方程;
(Ⅱ)若直線()垂直平分拋物線C的弦,求實數(shù)k的取值范圍。
分析:這是一道直線與圓錐曲線位置關系的問題,可以設法得到關于 的不等式,通過
解不等式求出k的范圍,即:“求范圍,找不等式”?;蛘邔?表示為另一個變量的函數(shù),利用求函數(shù)的值域求出k的范圍。
解:(Ⅰ)雙曲線的左準線方程是,
故拋物線C的方程為;
(Ⅱ)設拋物線C被直線l垂直平分的弦AB的方程為,
則…①
設、,則,,從而弦AB的中點,由此及點M在直線l上得:,代入①式得:,
解之得:,故實數(shù)k的取值范圍是(-2,0)。
三、運用幾何性質探求參數(shù)范圍
例4.已知橢圓,A,B是橢圓上的兩點,線段AB的垂直平分線與x軸相交于點P(x0,0),證明:.
分析:欲證x0滿足關于參數(shù)a、b的不等式,須從題中找出不等關系,由橢圓的性質可知,橢圓上的點的坐標滿足如下條件:-a≤x≤a,因此問題轉化為尋求x0與x的關系。
簡解:由題設知,點P在線段AB的垂直平分線上,所以|AP|=|BP|,若設A(x1,y1),B(x2,y2),則有:(x1-x0)2+y12=(x2-x0)2+y22,因為點A、B在橢圓上,所以,
,從而由-a≤x1≤a,-a≤x2≤a,可得:
。
四、構造方程運用判別式探求參數(shù)范圍
例5. 直線的右支交于不同的兩點A、B.
(I)求實數(shù)k的取值范圍; (II)略.
解:(Ⅰ)將直線
依題意,直線l與雙曲線C的右支交于不同兩點,故
例7.在以O為原點的直角坐標系中,點A(4,-3)為△OAB的直角頂點.已知|AB|=2|OA|,且點B的縱坐標大于零.
(1)求向量AB的坐標;(2)求圓關于直線OB對稱的圓的方程;
(3)是否存在實數(shù)a,使拋物線上總有關于直線OB對稱的兩個點?若不存在,說明理由:若存在,求a的取值范圍.
解:(1)設得所以v-3>0,得v=8,故AB={6,8}.
(2)由={10,5},得B(10,5),于是直線OB方程:
由條件可知圓的標準方程為:(x-3)2+y(y+1)2=10, 得圓心(3,-1),半徑為 .
設圓心(3,-1)關于直線OB的對稱點為(x ,y)則
故所求圓的方程為(x-1)2+(y-3)2=10.
(3)設P (x1,y1), Q (x2,y2)為拋物線上關于直線OB對稱兩點,則
故當時,拋物線y=ax2-1上總有關于直線OB對稱的兩點.