构造圆锥曲线模型巧解题

来源 :高中生学习·高二文综版 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yinhongtao2009
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  有些代数或三角问题,若能根据已知式的结构,挖掘出它的几何背景,通过构造圆锥曲线模型,化数为形,利用数学模型的直观性,简捷地求得问题的解.
  一、构造“椭圆模型”
  例1解方程[x2+ 4x+8]+[x2-8x+20]=10.
  解 将原方程配方,得
  [(x    +    2)2   +     4] +[(x   -   4)2    +     4]=10.
  令[y2=4],
  即有[(x    +    2)2   +   y2] +[(x   -   4)2    + y2]=10.
  根据椭圆定义,它表示以(-2,0)、(4,0)为焦点,长、短半轴分别为5、4的椭圆[(x   -   1)225]+[y216]=1,
  将[y2=4]代入椭圆方程中,解得[x=1±532].
  经检验,[x=1±532]均是原方程的解.
  例2已知[cos4α  sin2β]+[sin4α  cos2β    ]=1,求证:[α]+[β]=[π2].
  证明 由已知点[A(cos2α,sin2α)]、[B(sin2β,][cos2β)]都在椭圆[x2 sin2β]+[y2  cos2β    =1]上,过点[B]的切线方程为[x+y=1],而点[A]又在此切点上,由切点的唯一性知,点[A]与点[B]重合.
  ∴[cos2α=sin2β]且[sin2α=cos2β],
  ∴cos[α]=sin[β]=cos([π2]-[β]),
  又 [α、][π2]-[β]∈(0,[π2]),
  ∴[α]=[π2]-[β],即[α+β=π2].
  二、构造“双曲线模型”
  例3解不等式 [|x-5|-|x+3|<6].
  解 取[y2=0],则原不等式可化为[(x   -   5)2+   y2][-(x   +   3)2    + y2]<6.
  据双曲线知识,该不等式表示以(-3,0)和(5,0)为焦点,实、虚半轴分别为3、[7]的双曲线[(x   -   1)29]-[y27]=1的左支“外部”.
  令[y2=0],得顶点为(-2,0)、(4,0),取左支外部.
  ∴原不等式的解集为[{x|x>-2}].
  例4已知[sec4α  sec2β]-[tan4α  tan2β    =1],求证:[sec4β  sec2α]-[tan4β  tan2α    =1].
  证明 由已知点[A](sec2[α], tan2[α])、[B](sec2[β],tan2[β])都在双曲线[x2 sec2β]-[y2  tan2β    ]=1上,过点[B]的切线方程为[x-y=1],而点[A]也在此切点上,由切点的唯一性知 ,点[A]与点[B]重合.
  ∴sec2[α]=sec2[β],且tan2[α]=tan2[β],
  ∴[sec4β  sec2α]-[tan4β  tan2α    =]sec2[β]-tan2[β=1].
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