時英雄 馬艷
問題(2018年高考理科數學全國(Ⅰ)卷第16題)已知函數f(x)=2sinx+sin2x,則f(x)的最小值是
.
解法賞析
思路1f(x)=2sinx+sin2x,由周期函數不妨設x∈0,2π,
f′x=2cosx+2cos2x=2(2cos2x+cosx-1)=2(2cosx-1)(cosx+1).
所以,fx在0,π3,5π3,2π上遞增,在π3,5π3上遞減.
所以f(x)min=min{f(0),f(5π3)}=min0,-332=-332,當x=2kπ-π3,k∈[WTHZ]Z[WTBX]時取等號.
思路2
f(x)=2sinx+2sinxcosx=2sinx1+cosx
≥-21-cos2x·1+cosx2
=-231+cosx33-3cosx≥-2331+cosx+3-3cosx44
≥-23644=-332,所以f(x)min=-332.取等號條件同思路1.
思路3f(x)=2sinx+2sinxcosx=2sinx1+cosx=8sinx2cos3x2.
令t=sinx2cos3x2
t2=13×3sin2x2·cos2x2·cos2x2·cos2x2≤133sin2x2+cos2x2+cos2x2+cos2x244
=13344,所以t∈-3316,3316,f(x)min=-332,取等號條件同思路1.
或者f2(x)=4(1-cosx)(1+cosx)3=[SX(]4[]3[SX)](3-cosx)(1+cosx)(1+cosx)(1+cosx)≤[SX(]4[]3[SX)][JB((][SX(]3-3cosx+1+cosx+1+cosx+1+cosx[]4[SX)][JB))]4=[SX(]27[]4[SX)],當且僅當3-3cosx=1+cosx,即cosx=[SX(]1[]2[SX)]時,取等號.有f(x)min=-[SX(]3[KF(]3[KF)][]2[SX)].
思路4f(x)=8sinx2cos3x2=8sinx2cos3x2sin2x2+cos2x22=8tanx2tan4x2+2tan2x2+1
令t=tanx2,所以fx=ft=8tt2+12.
f′t=-83t4+2t2-1t2+14,ft在-
SymboleB@ ,-33,33,+
SymboleB@ 上遞減,在-33,33上遞增.
又t→+
SymboleB@ 時,ft→0,
所以f(x)min=f(t)min=f(-33)=-332.取等號條件同思路1.
作者簡介時英雄,男,中學一級教師,現任教于安徽省合肥市第一中學,從事高中數學教學及數學解題方法的研究,已在《中學數學》、《中學數學雜志》等省部級期刊上發(fā)表數學論文30余篇.
[HT][HJ][FL)]
[JZ(][HT2Y3]2018年高考數學浙江卷第21題引發(fā)的探究
[HT][HT5K]浙江省寧波市第四中學315016[HT5H]魏定波
[JZ)][HT]
[FL(K2]
[STFZ]1試題呈現
[TP魏定波-1.tif,Y][TS(][JZ]圖1[TS)]
如圖1,已知點P是y軸左側(不含y軸)一點,拋物線C:y2=4x上存在不同的兩點A,B滿足PA,PB的中點均在C上.
(Ⅰ)設AB中點為M,證明:PM垂直于y軸;
(Ⅱ)若P是半橢圓x2+y24=1(x<0)上的動點,
求△PAB面積的取值范圍(2018年高考浙江卷第21題).
拋物線具有結構簡單優(yōu)美、代數計算量適中的特點,因此常常受到命題者的青睞.本題設計巧妙,不落俗套,創(chuàng)新意識突出,具有良好的區(qū)分度,而且它的許多性質源于著名的“阿基米德三角形”.
2試題解析
(Ⅰ)證明
方法1設P(x0,y0),A(x1,y1),B(x2,y2),則線段AP的中點
C(x0+x12,y0+y12),代入拋物線方程,得
y12+2y0y1+y20=8x0+8x1,即y12-2y0y1+8x0-y20=0,
依題意,y1,y2是方程y2-2y0y+8x0-y20=0的兩個根,則y1+y2=2y0,即y0=yM,故PM垂直于y軸.
[TP魏定波-2.tif,Y][TS(][JZ]圖2[TS)]
方法2設線段PA、PB的中點分別為C、D,線段CD的中點為N,由平面幾何知識容易知道P、N、M三點共線(如圖2).
(1)當直線AB與x軸垂直時,由于拋物線的對稱軸是x軸,所以△PAB是等腰三角形,且AB∥y軸,則有PM⊥AB(M,N在x軸上),即PM垂直于y軸.
(2)當直線AB與x軸不垂直時,
kAB=y1-y2x1-x2=4y1+y2=2yM,同理kCD=2yN,由AB∥CD,得yM=yN,即PM垂直于y軸.
綜上所述,PM垂直于y軸.
(Ⅱ)解法1由(Ⅰ)得,y1+y2=2y0,y1y2=8x0-y20,
S△PAB=12|PM|·|y1-y2|=12(x1+x22-x0)|y1-y2|=12(y12+y228-x0)|y1-y2|
=324(y20-4x0)y20-4x0.
由于y20=4-4x20(-1≤x0<0),所以y20-4x0=4(-x20-x0+1)∈[4,5],故S△PAB∈[62,15104].
解法2設直線AB的方程x=ty+m,
由x=ty+m,y2=4x,得,y2-4ty-4m=0,因為y1+y2=2y0,y1y2=8x0-y20,所以t=12y0,m=y204-2x0,
|AB|=(1+t2)(y2-y1)2=(1+t2)(8y20-32x0),d=|x0-ty0-m|1+t2,所以
S△PAB=12|AB|·d=324(y20-4x0)y20-4x0,以下同解法1.
[STFZ]3性質再探
將上述試題作進一步探究:
(1)已知拋物線C:y2=4x的內接梯形ABCD,其中AB∥CD.
①則該梯形的兩腰所在直線的交點、對角線交點及上下底的中點都在垂直y軸的直線l上(如圖3);
②若直線l與拋物線C交于R,則過R點拋物線的切線與直線AB平行;
[TP魏定波-3.tif,Y][TS(][JZ]圖3[TS)]
③若直線AB、AC、BD的斜率存在,則1kAC+1kBD=2kAB;
④若直線AB的斜率不存在,則kAC+kBD=0;
⑤若直線AC的斜率不存在,則kAB=2kBD;
證明①的證明與試題(Ⅰ)證明相仿,不再闡述.
②當直線AB斜率不存在時,點R即為原點O,結論成立;當直線AB斜率存在時,對于y2=4x兩邊對x求導,得2y·y′=4,則k=y′=2yR=2yM=kAB,即過R點拋物線的切線與直線AB平行.
③1kAC+1kBD=xC-xAyC-yA+xB-xDyB-yD=yC+yA4+yB+yD4
=yB+yA4+yC+yD4=yM+yN2=2·yM2=2kAB;
下面證明⑤,對于④的證明同理可得.
因為直線AC的斜率不存在,所以xC=xA,yC+yA=0,又yC+yD=yA+yB.
則yD-yB=2yA,
所以kAB=yB-yAxB-xA=4yB+yA=2×4yB+yD=2kBD.
(2)已知拋物線C:y2=4x的內接梯形ABCD,其中AB∥CD,過點P作拋物線的兩切線PE和PF(其中切點為E、F),則直線EF與AB平行,且直線EF經過Q點(如圖4).
[TP魏定波-4.tif,Y][TS(][JZ]圖4[TS)]
證明由P(x0,y0)向拋物線C:y2=4x作切線PE、PF,容易得到切點弦EF所在的直線方程為:
2x-y0y+2x0=0,對比直線AB的方程4x-2y0y+yAyB=0,可得,EF∥AB.
由2x-y0y+2x0=0得線段EF的中點Q′(y202-x0,y0),又直線AC的方程為
4x-(yA+yC)y+yAyC=0,要證明Q′,Q重合,只須等式
(yA+yC)y0-yAyC=4(y202-x0)成立.
由于直線BC過點P,所以(yB+yC)y0-yByC=4x0,上述二個等式相加,其右邊等于4(y202-x0)+4x0=2y20,其左邊等于
(yB+yC)y0-yByC+(yA+yC)y0-yAyC=(yB+yA+2yC)y0-(yB+yA)yC
=(2y0+2yC)y0-2y0yC=(2y0+2yC)y0-2y0yC=2y20.
故(yA+yC)y0-yAyC=4(y202-x0)成立,即直線EF經過Q點.
進一步,當D、C分別趨向于A、B時,直線AD的方程由4x-(yA+yC)y+yAyC=0,變?yōu)?x-2yAy+yA2=0,即為2x-yAy+2xA=0,此為過點A的拋物線切線方程,△PAB轉化為著名的“阿基米德三角形”.
作者簡介魏定波,浙江省寧波市第四中學高級教師.
[HT][HJ][FL)]
[JZ(][HT2H]2018年全國Ⅰ卷理第19題的探究
[HT][HT5K]江西省吉水中學331600[HT5H]孫春生
[JZ)][HT]
[FL(K2]
2018年高考全國I卷理科第19題
設橢圓C:x22+y2=1的右焦點為F,過F的直線l與C交于A、B兩點,點M的坐標為(2,0).
(1)當l與x軸垂直時,求直線AM的方程;
(2)設O為坐標原點,證明:∠OMA=∠OMB.
本題圍繞直線與橢圓的位置關系這一重點內容,加強了對解析幾何基本概念、基本思想方法和關鍵能力的考查,著重考查了直線方程的求法,橢圓的簡單幾何性質、直線與橢圓的位置關系及直線的斜率等多個知識點.簡潔明了的題意背后是命題人的匠心獨運,筆者利用幾何畫板對本題作了較系統(tǒng)的探究,現結合2018年高考Ⅰ卷文科第20題,一并闡述如下.
解(1)略;
(2)證明:當直線l與x軸重合時,∠OMA=∠OMB=0,符合題意;
當直線l與x軸不重合時,設l的方程為:x=ty+c,
由x=ty+1,x22+y2=1,得:(t2+2)y2+2ty-1=0,
由于點F在曲線內,故方程存在兩個根.設方程的兩個根分別為y1,y2,則
y1+y2=-2tt2+2,y1y2=-1t2+2,
要使∠OMA=∠OMB相等,則問題轉化為證明直線MA與MB的斜率互為相反數,設直線MA與直線MB的斜率分別為kMA,kMB,則
kMA+kMB=y1x1-2+y2x2-2=y1ty1-1+y2ty2-1=2ty1y2-(y1+y2)(ty1-1)(ty2-1),
將y1+y2,y1y2的表達式分別代入,可得
kMA+kMB=2ty1y2-(y1+y2)(ty1-1)(ty2-1)=-2tt2+2--2tt2+2(ty1-1)(ty2-1)=0
故此時∠OMA=∠OMB,
綜上所述,∠OMA=∠OMB.
解題后進行探究:題中的點M有什么特殊性嗎?由橢圓的簡單幾何性質,通過計算知M是橢圓準線與x軸的交點,將探究拓展成一般情形的猜想得到命題:
命題1設橢圓C:x2a2+y2b2=1(a>b>0)的右焦點為F,過F的直線l與C交于A、B兩點,點M的坐標為(a2c,0),O為坐標原點,則∠OMA=∠OMB.
證明當直線l與x軸重合時,∠OMA=∠OMB=0,符合題意;
當直線l與x軸不重合時,設l的方程為:x=ty+c,由
x=ty+c,x2a2+y2b2=1,得:(b2t2+a2)y2+2tcb2y-b4=0,由于點F在曲線內,故方程存在兩個根y1,y2,且y1+y2=-2tcb2b2t2+a2,y1y2=-b4b2t2+a2,
設直線MA與直線MB的斜率分別為kMA,kMB,則
kMA+kMB=y1x1-a2c+y2x2-a2c=cy1cty1-b2+cy2cty2-b2=2c2ty1y2-b2c(y1+y2)(cty1-b2)(cty2-b2)
將y1+y2,y1y2的表達式分別代入,可得kMA+kMB=2c2ty1y2-b2c(y1+y2)(cty1-b2)(cty2-b2)=0.
因此,對橢圓一般情況問題成立.
將橢圓推廣到雙曲線,易證以下推廣命題:
推廣1設雙曲線C:x2a2-y2b2=1(a>b>0)的右焦點為F,過F的直線l與C的右支同時交于A、B兩點,點M的坐標為(a2c,0),O為坐標原點,則∠OMA=∠OMB.
進一步探究,當過F的直線l與C的左、右支分別交于一點時,情形如何?從幾何作圖來看,猜想有∠OMA+∠OMB=180°.
證明當直線l與x軸重合時,∠OMA+∠OMB=180°,符合題意;
當直線l與x軸不重合時,設l的方程為:x=ty+c,
由x=ty+c,x2a2-y2b2=1,得:(b2t2-a2)y2+2tcb2y+b4=0,
設方程的兩個根為y1,y2,則y1+y2=-2tcb2b2t2-a2,y1y2=b4b2t2-a2,
設直線MA與MB的斜率分別為kMA,kMB,則
kMA+kMB=y1x1-a2c+y2x2-a2c=cy1cty1+b2+cy2cty2+b2=2c2ty1y2+b2c(y1+y2)(cty1-b2)(cty2-b2)=0
因此直線MA與MB傾斜角互補,即∠OMA+∠OMB=180°成立.
推廣2設雙曲線C:x2a2-y2b2=1(a>b>0)的右焦點為F,過F的直線l與C的左右支分別交于A、B兩點,點M的坐標為(a2c,0),O為坐標原點,則∠OMA+∠OMB=180°.
橢圓中這一性質對于雙曲線有類似的推廣命題,對于拋物線也不難證得有相關結論:
推廣3設拋物線C:y2=2px的焦點為F,過F的直線與C交于A、B兩點,點
M(-p2,0),O為坐標原點,則∠OMA=∠OMB.
這一結論與2018年全國Ⅰ卷文科第20題極為相似:
(2018年高考Ⅰ卷文科第20題)已知拋物線C:y2=2x,點A(2,0),B(-2,0),過A的直線l與C交于M,N兩點,證明∠ABM=∠ABN.
比照推廣3與高考文科題20,易猜想在拋物線中,只需要滿足x軸上的兩點A,B對稱地分布在原點兩側,命題成立.
探究設A(a,0),B(-a,0)(a>0,a∈[WTHZ]R[WTBX]),過A作直線l交拋物線C:y2=2px于M,N兩點,則∠ABM=∠ABN.
證明設l的方程為:x=ty+a,
由x=ty+a,y2=2px,得:y2-2pty-2pa=0,
設方程的兩個根為y1,y2,則y1+y2=2pt,y1y2=-2pa,
由直線MA與直線MB的斜率之和為:
kMA+kMB=y1x1+a+y2x2+a=y1ty1+2a+y2ty2+2a=2ty1y2+2a(y1+y2)(ty1+2a)(ty2+2a)=0,
因此猜想成立,故綜合以上探究有以下命題:
命題2設拋物線C:y2=2px,點A(a,0),點B(-a,0)(a>0,a∈[WTHZ]R[WTBX]),過點A的直線l與C交于M,N兩點,則∠ABM=∠ABN.
進一步探究,可得以上命題的逆命題仍成立,故有以下推廣命題:
推論1已知橢圓C:x2a2+y2b2=1(a>b>0)的右焦點為F,過F的直線l與C交于A、B兩點,O為坐標原點,則存在唯一一點M(a2c,0),使∠OMA=∠OMB.
推論2已知雙曲線C:x2a2-y2b2=1(a>b>0)的右焦點為F,過F的直線l與C同時交于右支A、B兩點,則存在唯一一點M(a2c,0),使∠OMA=∠OMB.
推論3已知雙曲線C:x2a2-y2b2=1(a>b>0)的右焦點為F,過F的直線l與C交于左右兩支分別為A、B兩點,O為坐標原點,則存在唯一一點M(a2c,0),使∠OMA+∠OMB=180°.
推論4已知拋物線C:y2=2px,點A(a,0)(a>0,a∈[WTHZ]R[WTBX]),過A的直線l與C交于M,N兩點,則存在唯一一點B(-a,0),使∠MBA=∠NBA.
一個看似平淡無奇的高考題,其產生的依據卻是一些通用的性質作背景,若我們在解決數學問題后,能根據題中條件與結論之間蘊含的內在聯系,在題后多反思,并由特殊推廣到一般情形,則我們更能把握問題的實質,更能統(tǒng)領問題的全局.
作者簡介
孫春生(1971—),男,江西吉水人.
研究方向:高中數學教材教法,高考命題方向探究,高中數學解題方法探討,經典題型母題研究.
主要成績:江西省骨干教師,吉水縣名師,一直從事高中數學教學,兼任學校數學教研組長,指導學生在高考與奧賽中取得優(yōu)異成績,在《數學通報》、《數學教學》、《中學數學雜志》等省級以上刊物發(fā)表文章百余篇,撰寫教輔書多部.
[HT][HJ][FL)]
[JZ(][HT2XBS]巧用結論妙解試題
[ZW(*]基金項目:四川省"西部卓越中學數學教師協同培養(yǎng)計劃"項目(ZY16001).[ZW)]
[HT1.][HT4F]——以2018年圓錐曲線試題為例
[HT][HT5K]四川省內江師范學院數學與信息科學學院641100[HT5H]余小芬彭玉靈
[JZ)][HT]
[FL(K2]
教材中結論主要以公式、定理、法則的形式直接呈現.事實上,教材中間接隱含了一些結論(這里稱為“二手”結論)需要開發(fā).“二手”結論往往是高考命題的重要取材、是解答高考試題的重要工具.本文以“二手結論”在2018年圓錐曲線試題中的應用舉例說明.
結論1雙曲線焦點到漸近線的距離為b,其中b為虛半軸長.
證明不妨設雙曲線x2a2-y2b2=1(a>0,b>0),右焦點F(c,0),l:y=bax為雙曲線的一條漸近線,即bx-ay=0.故F到l的距離d=bcb2+a2=bcc=b.
例1(2018年高考全國Ⅲ卷文科第10題)已知雙曲線C:x2a2-y2b2=1(a>0,b>0)的離心率為2,則點(4,0)到C的漸近線的距離為().
A.2B.2C.322D.22
解不妨設c=4,故點(4,0)為雙曲線右焦點.由結論1,(4,0)到C的漸近線的距離為b.由e=2
=ca,得a=22,所以b=c2-a2=22.故選D.
評注本題通過特殊法假設c=4,巧妙將問題轉化為雙曲線焦點到漸近線的距離,從而利用結論快速求解,避免了繁瑣計算,節(jié)約了求解時間.
例2(2018年高考天津卷理科第7題)已知雙曲線x2a2-y2b2=1(a>0,b>0)的離心率為2,過右焦點且垂直于x軸的直線與雙曲線交于A,B兩點,設A、B到雙曲線同一條漸近線的距離分別為d1和d2,且d1+d2=6,則雙曲線的方程為().
A.x24-y212=1B.x212-y24=1C.x23-y29=1D.x29-y23=1
圖1
解如圖1,設右焦點為P,作AC⊥l(l為漸近線)于C,BD⊥l于D,PM⊥l于M.易知PM為梯形ABDC的中位線,所以d1+d2=AC+BD=2PM=6,PM=3.又由結論1,b=PM=3.再由e=ca=2,c2=a2+b2,解得a2=3,故雙曲線方程為x23-y29=1.
評注本題結合梯形中位線性質,將d1+d2轉化為焦點到準線的距離,進而利用結論1求解問題.
例3(2018年高考全國Ⅰ卷理科第11題)已知雙曲線C:x23-y2=1,O為坐標原點,F為C的右焦點,過F的直線與C的兩條漸近線的交點分別為M,N.若△OMN為直角三角形,則MN=().
A.32B.3C.23D.4
圖2
解如圖2,雙曲線漸近線方程為y=±33x,故tan∠MOF=33,所以∠MOF=30°,∠MON=60°.故Rt△OMN中,不妨設∠OMN=90°(∠ONM=90°同理可得),即FM⊥OM,故由結論1,FM=b.又OF=c,故MO=a=3.因此在Rt△OMN中,MN=MO·tan60°=3MO=3.
評注本題關鍵是通過漸近線方程求得Rt△OMN中∠MON=60°,以此確定△OMN中直角位置,
從而利用結論1求得△OMN中一直角邊,進而根據正切函數求得邊長.
例4(2018年高考全國Ⅲ卷理科第11題)設F1,F2是雙曲線C:x2a2-y2b2=1(a>0,b>0)的左,右焦點,O是坐標原點.過F2作C的一條漸近線的垂線,垂足為P.若PF1=6OP,則C的離心率為().
A.5B.2C.3D.2
圖3
解如圖3,過F1作漸近線l的垂線,垂足為P′.由結論1,F2P=F1P′=b.在Rt△POF2中,OP=OF22-PF22=c2-b2=a.同理,OP′=a.由已知,PF1=6OP=6a.又在Rt△PP′F1中,PF1=F1P′2+PP′2=b2+4a2.故6a=b2+4a2,解得b2a2=2.故e=1+b2a2=3.
評注在Rt△POF2中,利用結論1易求OP長,進而結合PF1=6OP求得PF1長.事實上,本題可在△PF1F2中利用余弦定理建立a,b的關系式,但計算較為復雜.因此,通過利用雙曲線的對稱性,在Rt△PP′F1中求得PF1的長,再利用等量替換求得a,b比例關系,減少了運算量,節(jié)約了求解時間.
結論2已知F1,F2分別為橢圓x2a2+y2b2=1(a>b>0)的左、右焦點,P是C上的一點,若PF1⊥PF2,且∠PF2F1=θ,則離心率e=1sinθ+cosθ.
證明在Rt△PF1F2中,F1F2=2c,故PF2=F1F2·cosθ=2ccosθ,PF1=2csinθ.所以PF1+PF2=2c(sinθ+cosθ)=2a,因此離心率e=ca=1sinθ+cosθ.
例5(2018年高考全國Ⅱ卷文科第11題)已知F1,F2是橢圓C的兩個焦點,P是C上的一點,若PF1⊥PF2,且∠PF2F1=60°,則C的離心率為().
A.1-32B.2-3C.3-12D.3-1
解由題意,利用結論2,e=1sin60°+cos60°=3-1.
例6(2018年高考北京卷理科第14題)已知橢圓M:x2a2+y2b2=1(a>b>0),雙曲線N:x2m2-y2n2=1,若雙曲線N的兩條漸近線與橢圓M的四個交點及橢圓M的兩個焦點恰為一個正六邊形的頂點,則橢圓M的離心率為,雙曲線N的離心率為.圖4
解如圖4,不妨設橢圓M的左,右焦點分別為F1,F2.由題意,ABF1CDF2為正六邊形.連接AF1,易知∠F1AF2=90°,且∠F1F2A=60°.故由結論2,橢圓離心率e=1sin60°+cos60°=3-1.
連接AO,易知∠AOF2=60°,即雙曲線漸近線斜率nm=tan60°=3,故雙曲線N的離心率e=1+n2m2=2.
評注根據正六邊形幾何性質,不難得到題中焦點△F1AF2滿足結論2的條件,故利用公式直接求解橢圓離心率;再由漸近線傾斜角表示斜率,從而獲得m,n比例關系,再利用雙曲線離心率公式求得答案.
圖5
結論3若AB是過拋物線y2=2px(p>0)的焦點的弦,則以AB為直徑的圓與拋物線的準線相切,且切點M與焦點F的連線垂直于弦AB.
證明如圖5,過點A,B分別向拋物線的準線l作垂線,垂足分別為A1,B1.過AB中點N向l作垂線,垂足為M.設以AB為直徑的圓的半徑為r,因為2r=AB=AF+BF=AA1+BB1=2MN,故MN=r.因此,以AB為直徑的圓與l相切.
下面再證MF⊥AB.
(1)當AB與x軸垂直時,結論顯然成立;
(2)當AB不與x軸垂直時,設M(-p2,t),又F(p2,0),故kMF=t-p.又kAB=yA-yBxA-xB=
yA-yBy2A2p-y2B2p=2pyA+yB=2p2yN=pt,故kMF·kAB=-1,即MF⊥AB.例7(2018年高考全國Ⅲ卷理科第16題)已知點M-1,1和拋物線C:y2=4x,過C的焦點且斜率為k的直線與C交于A,B兩點.若∠AMB=90°,則k=[CD#4].
解由題意,拋物線C的焦點為F(1,0),準線方程為:x=-1.即M(-1,1)恰在準線上,且滿足∠AMB=90°,故由結論3,有MF⊥AB,所以kMF·kAB=-1.又kMF=0-11-(-1)=-12,故kAB=2.
評注由拋物線方程易知M在拋物線準線上,且∠AMB=90°,即M位于以AB為直徑的圓上,且M恰為該圓與準線相切的切點,故由結論3,利用兩直線垂直的斜率關系,快速求得直線AB的斜率.由此可見,利用結論求解避免了聯立直線與曲線方程求解的繁瑣.
結論4設點P(x0,y0)是橢圓x2a2+y2b2=1(a>b>0)上的一點,F1(-c,0),F2(c,0)分別為橢圓的左右焦點,則PF1=a+ex0,PF2=a-ex0,其中e為橢圓離心率.
證明PF12=(x0+c)2+y20=(x20+2cx0+c2)+b2-b2a2x20=(1-b2a2)x20+2cx0+c2+b2=c2a2x20+2cx0+a2=(cax0+a)2,所以PF1=cax0+a=ex0+a.又PF1+PF2=2a,所以PF2=a-ex0.
例8(2018年高考全國Ⅲ卷文科第20題)已知斜率為k的直線l與橢圓C:x24+y23=1交于A,B兩點.線段AB的中點為M1,mm>0.
(Ⅰ)略;(Ⅱ)F為C的右焦點,P為C上一點,且FP+FA+FB=[STHZ]0.
證明:2FP=FA+FB.
解由題意,a=2,b=3,所以c=1,故右焦點為F(1,0),離心率e=12.設A(x1,y1),B(x2,y2),P(x3,y3),故FP+FA+FB=(x3-1,y3)+(x1-1,y1)+(x2-1,y2)=(x1+x2+x3-3,y1+y2+y3).
由FP+FA+FB=[STHZ]0,得x1+x2+x3=3.又線段AB的中點為M1,m,所以x1+x2=2,x3=1.又由結論4,FA=a-ex1=2-12x1,FB=a-ex2=2-12x2,FP=a-ex3=2-12x3=32.所以FA+FB=4-12(x1+x2)=3,故FA+FB=2FP,即2FP=FA+FB.
評注解決本題的關鍵是利用結論4表示出FA,FB,FP,再結合條件:FP+FA+FB=[STHZ]0及M為線段AB中點,通過向量加法的坐標運算及中點坐標公式求得x1,x2,x3的關系,從而證得結論.
由此可見,“二手結論”在解決高考試題中發(fā)揮著重要作用,利用“二手結論”解題也體現了近年高考“多考點想,少考點算”的基本命題理念.特別指出,上文的結論1—4并非“繁難偏怪”,而是完全依據教材中圓錐曲線的重要概念、性質以及領悟教材例題、習題設計意圖,通過適當變式、拓展而來.這正如教育家葉圣陶先生所說:“教材無非是個例子,它只能作為教課的依據.要教得好,使學生受益,還要靠教師善于運用.”因此,基于《普通高中數學課程標準(2017年版)》、《普通高等學校招生全國統(tǒng)一考試大綱》,結合高考命題實際,對教材中的某些內容進行刪減、拓展、補充、改進、增補、變式、整合等.通過二次開發(fā),將學習形態(tài)的數學轉化為應試形態(tài)的數學、將教材結構轉化為應試結構,不僅可以彌補、完善數學知識結構,也能促進學生對知識靈活、綜合的應用,拓寬學生數學思維的廣度和深度,激發(fā)他們進一步學習的潛能.