如圖,直線和橢圓的位置關(guān)系有三種:
分別是相離、相切、相交.我們一般是通過直線方程和橢圓方程聯(lián)立,構(gòu)造一元二次方程,利用判別式來判斷直線和橢圓交點的個數(shù).
比如下面這道十年前的高考題:
這道題常見的解法是:
這個解法看起來是很簡單的,不過“化簡可得”這四個字背后的艱辛是誰化誰知道呀,如果一個同學(xué)計算能力不強(qiáng),在考場上這道題放棄的可能性是很大的,因為他怕辛辛苦苦算出來之后沒有選項,還不如猜個答案.
而且高考中我們很少在一道小題中就聯(lián)立直線和二次曲線,因為大題已經(jīng)考了,小題一般是不重復(fù)考察的,所以這道題是不是就有一些別的方法呢?
該題直線和橢圓只有一個交點,就是相切,如下圖:
直線和橢圓切于點P,直線上異于點P的一點Q,顯然有|QF1|+|QF2|大于2a,所以P點是直線上所有點中到點F1和F2距離之和最小的點,所以只需作F1關(guān)于直線的對稱點N,連接NF2,與直線的交點為P,所以2a的值為|NF2|的.
如圖:
解答過程如下:
這個方法只需要解二元一次方程組,比第一個方法要簡單,但是缺點是很難想到.
所以我們還是需要來探索一些更簡單的方案:
直線和圓的位置關(guān)系只需要通過圓心到直線距離與半徑大小作比較,但是直線和橢圓做不到,那么可不可以把二者聯(lián)系到一起呢?之前在通過幾何畫板學(xué)解析幾何(一)——橢圓的九種畫法中,我們介紹了橢圓其實可以通過圓壓縮得到的,這個壓縮專業(yè)地說就是伸縮變換,對于橢圓的伸縮變換,在選修四的坐標(biāo)系與參數(shù)方程中有介紹,今天我們不從伸縮來闡述,就通過換元來說明:
綜上,直線和橢圓相切的問題,可以聯(lián)立,也可以用導(dǎo)數(shù),也可以背公式,但是有一個最漂亮的方法就是通過換元將橢圓換成了圓,雖然交點變了,但是個數(shù)沒變.
帶著這樣的想法,大家做做下面四道題:
第四題把點P用參數(shù)方程的形式表達(dá)出來,所以又有了一個新的證法.
答案:
[2,2sqrt(2)),0. 2.B 3.B