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解析几何的研究对象就是几何图形及其性质,所以在处理解析几何问题时,除了运用代数方程外,充分挖掘几何条件,并结合平面几何知识,这往往能减少计算量。
例1. 已知直线及,求它们所围成的三角形的外接圆方程。
解:由直线与的斜率分别为和,得此两条直线互相垂直,即此三角形为直角三角形。
由及,可求得直角三角形的斜边所在的两个顶点分别为。所求三角形的外接圆,即为以A(2,2)和B(8,8)为直径端点的圆,其方程为
评注:此题若不首先利用三角形是直角三角形这一中间结论,而先求三角形的三个顶点,再解三元一次方程组求圆的一般方程,将会大大增加计算量。
例2. 已知点P(5,0)和圆O:,过P作直线与圆O交于A、B两点,求弦AB中点M的轨迹方程。
解:点M是弦AB中点,点M是在以OP为直径的圆周上,此圆的圆心为,半径为,所以其方程为,即。同时,点M又在圆的内部,,即,所以所求的轨迹方程为
评注:此题若不能挖掘利用几何条件,点M是在以OP为直径的圆周上,而利用参数方程等方法,计算量将很大,并且比较麻烦。
例3. 求与轴相切,圆心在直线上,且被直线截得的弦长等于的圆的方程。
解:因圆心在直线上,故可设圆心
又圆与轴相切,,
此时可设圆方程为
(运用已知条件,找出间联系,尽可能把未知量的个数减少,这对简化计算很有帮助。)
又圆被直线截得的弦长为。考虑由圆半径、半弦、弦心距组成的直角三角形,只要将弦心距用表示出来,便可利用勾股定理求得。
弦心距
,解得
当时,,圆方程为
当时,,圆方程为
评注:此题若不充分利用圆的半径、半弦、弦心距组成的直角三角形,而用弦长公式,将会增大运算量。
例4. 设直线与圆相交于P、Q两点,O为坐标原点,若,求的值。
解: 圆过原点,并且,
是圆的直径,圆心的坐标为
又在直线上,
即为所求。
评注:此题若不充分利用一系列几何条件:该圆过原点并且,PQ是圆的直径,圆心在直线上,而是设再由和韦达定理求,将会增大运算量。
[试题答案]
1. A 2. C 3. 4. A 5. B 6.
7. C 8. B
9. 证明:(1)令,得
即
所以抛物线交x轴于定点M
(2)由(1)知,在抛物线方程中
又令得
所以直线PN的斜率是一个定值。
(3)由(2)知
当时,的面积最小,其最小面积为1。