由一道圆锥曲线中定点问题引发的思考

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  圆锥曲线中的定点问题在解析几何中比较常见,此类问题的综合性较强,侧重于考查圆锥曲线的几何性质、直线与圆锥曲线的位置关系、韦达定理、方程的判别式等.本文以一道题为例,探讨一下解答圆锥曲线中定点问题的办法.
  题目:已知椭圆的方程为,直线l与椭圆相切于点 P,且与直线x =4相交于点 Q,那么以 PQ 为直径的圆是否经过 x 轴上的一个定点?若经过,求出该定点坐标;若不经过,说明理由.
  本题较为复杂. P、 Q 均为动点,导致我们无法确定PQ 为直径的圆的位置和大小,也就难以判断以 PQ 为直径的圆是否经过 x 轴上的一个定点.要解答本题,我们需设出 PQ 的直线方程,或者求得 P、 Q 两点的坐标,以确定圆的圆心和半径,才能判断以 PQ 为直径的圆是否经过 x 轴上的一个定点.有如下两个办法.
  一、巧用设而不求思想
  设而不求思想是指设出变量,但不求出变量的值,将其代入题设中进行求解的思想.在运用设而不求思想解题时,可设出与其他量有较多联系的变量,如所求點的坐标、直线的方程、曲线的方程等,然后将其当作已知量代入题设中进行求解,通过推理、运算求得问题的答案.在本题中,P、 Q 两点的坐标受直线的斜率影响,可设出直线 l 的斜率,将其与椭圆的方程联立,通过消元构造出关于x 的一元二次方程,运用韦达定理求得 P、 Q 两点的坐标,即可得到圆的方程,求得定点的坐标.
  解:由题意可知,直线l 的斜率存在,可设直线l 的方程 y =kx+m .
  解答本题主要运用了设而不求思想,我们通过引入参数k,用 k 表示点 P、 Q 的坐标,确定圆的位置和大小,再根据已知条件,研究定点满足的条件,得出方程,解方程即可求出定点.
  二、采用由特殊到一般推理法
  对于较为复杂的圆锥曲线中的定点问题,我们可以从特殊值入手,选择一些合适的特殊值,如特殊点、特殊直线、特殊图形等,通过简单的运算、推理或验证,便能求得问题的答案或得出正确的结论.这样便可达到化繁为简,化难为易的目的.对于本题,我们可选择一条平行于 x 轴的直线 PQ,将其代入题设中进行求解,得出定点的关系式,证明该点或值与变量无关,便可解题.
  解:
  通过上述分析,我们可发现,第一个虽然是常规的办法,适用范围较广,但是运算量较大;第二个办法较为简单,且运算量较小,但是需要找到满足题意的特殊值.同学们在解题时,要根据解题需要选择与之相应的解题方法.
  (作者单位:甘肃省会宁县第五中学)
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