解析几何常见方法

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一、基本问题
1.求曲线方程;
2.确定轨迹形状;
3.判定两图形的位置关系;
4.研究曲线的性质;
5.确定长度、角、面积、体积等相关量的值、取值范围及最值;
6.确定参数的值、取值范围或最值;
二、基本题型
判断题、证明题、计算题、开放性题(探索性题)
三、基本策略
1.第一层:定义、方程(坐标)与性质之间的选择
2.第二层:
(1)用定义:分为直接或间接用第一定义、第二定义;
(2)方程(坐标)法:分为直角坐标、向量、极坐标与参数坐标
3.第三层:数形结合、分类讨论、化归与转化、函数方程不等式是常用的数学思想,换元引参、以算代证是常用的数学方法。

四、方法研究
(一)曲线方程的求法
1.动点法(也叫直接法)
2.待定系数法()
3.定义法
4.相关点法(也叫代入法,含交轨法)
5.参数法
【注意1】求曲线方程的参数法、曲线的参数方程是既有区别又有联系的;教材上的直线、圆及圆锥曲线的参数方程与平时的通过“换元引参”得到的参数方程是不一样的,前者的参数具有需要大家掌握的几何意义而后者显然具有情境性。

【注意2】1.相关点法是参数法的一种;2.参数法重在引参消参——引入多少个参数?怎样消去参数?引参消参是一门集观察、推演、综合等多领域的高技术活。

下面举一个例子说明:
【例1】已知抛物线y2=4px (p>0),O 为顶点,A 、B 为抛物线上的两动点,且满足OA ⊥OB,如果OM ⊥AB 于M 点,求点M 的轨迹方程。

法1设OA :y=kx ,则OB :y=x k 1-.联立y=kx 与y2=4px 得A ⎪⎭⎫ ⎝⎛k p k p 4,42,.联立y=x k 1-与y2=4px 得B ()
kp p k 4,42- 所以AB :22141k kp x k k y ---=,OM :x k
k y 2
1--=,消去k 得px y x 422=+。

【点评】设了一个参数,消参数容易,也可看做“交轨法”。

一个参数k ,两个方程,消一个参数就少一个方程,最后得到的是关于x 、y 的方程,但由于本题求的就是x 、y 的方程,恰好。

法2. 设M ()y x ,,A ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛121,4y p y ,B ⎪⎪⎭
⎫ ⎝⎛222,4y p y ,故OA 的斜率为14y p ,OB 的斜率为24y p ,因为OA ⊥OB ,故2
2116-p y y =,又直线AB :)4(4-21211p y x y y p y y -+=,即px y y y y y 4-)(2121=+;又OM :x p y y y 421+-=,消去21y y 和21y y +得px y x 42
2=+。

【点评】虽只设了2个参数,但死板地按逐个代入消元一般很难(从22116-p y y =,px y y yy yy 4-2121=+,x p
y y y 421+-=中逐个消元),绝对的逐个代入消元将让你困难重重。

下面给出四种是逐个消元的方法:
【1】由x p
y y y 421+-=得124-y x py y -=分别代入22116-p y y =和px y y yy yy 4-2121=+得 0164121=-+px pyy xy 和044422121=--+px py pyy xy ,消去y 1得px y x 422=+。

【2】由px y y yy yy 4-2121=+得1
124y y yy px y --=,分别代入22116-p y y =和x p y y y 421+-=得 01641621221=--+y p y px p yy )(和044422121=--+px py pyy xy 接下来怎么办?
【3】由2
2116-p y y =得12
216y p y -=,分别代入px y y yy yy 4-2121=+和x p y y y 421+-=得 01641621221=--+y p y px p yy )(和0164121=-+px pyy xy 接下来怎么办?
【评】逐个代入的三种形式中,第一种很好解决(是不是巧合?非常可能!而且最后的消y 1也很时尚)而后两种怎么办呢?不能用求根公式(这样会很困难),两个方程的解要相同,对应系数成比例就能解决!
【4】由px y y yy yy 4-2121=+得1
124y y yy px y --=,代入22116-p y y =得01641621221=--+y p y px p yy )( 得y
y x px p p p px y 2)4816(16164222221++-±-=同理y y x px p p p px y 2)4816(16164222222++-±-= (根据对称性,不难类比得到这个结论)∵21y y ≠(没有这个,则很难进行),故y
p px y y 2
21164-=+,代入x p
y y y 421+-=得px y x 422=+ 【评】这种算不算纯粹的“逐步代入消元”?
【评】两个参数y 1、y 2,,三个方程,消两个参数就少一个方程,最后得到的是关于x 、y 的方程,但由于本题求的就是x 、y 的方程,恰好。

法3设M ()y x ,,A ()11,y x ,B ()22,y x
1214px y =,2224px y =,+21x x 021=y y ,)(112121x x x x y y y y ---=-,11
212-=--∙x x y y x y 【点评】是可以消参的,但不是那么容易的(从上下各种方法的消参中可以发现:代入消元一般都做不到,往往出现21y y 和21y y +这样的整体才行。

法4设M ()y x ,,A ()11,y x ,B ()22,y x ,设直线AB 为y=kx+b.
联立y=kx+b 与y2=4px 得 0)42(2
22=+-+b x p kb x k ,故22124k kp p x x -=+,22
21k b x x = k pb b kx b kx y y 4))((2121=++=,又OA ⊥OB ,故+21x x 021=y y ,故+22k b 04=k pb ,即p b k 4-=
故AB :b x p b y +-=4,显然AB 过(4p ,0),故AB 的斜率为:p
x y 4-,OM 的斜率为:x y ,又AB ⊥OM ,故∙-p x y 41-=x
y ,即px y x 422=+。

【点评】1.本题开始一口气设了6个参数,如果要规规矩矩地消参就得列7个方程(y=kx+b ,y=k 1x+b 1,y=k 2x+b 2,1214px y =,2224px y =,+21x x 021=y y ,11
212-=--∙x x y y x y ),不仅难列,更难消。

可见消参需多途径高技艺。

2.设参数控制在1到2个(最好一个),超过一个时消元采用“逐个消元”是下策,灵活技术性消元考验你!
【注意】点差法、韦达定理、交轨法不过是引参消参的特殊形式。

(二)确定轨迹的形状
法1求出轨迹方程或化简方程,再根据方程特征判;
法2根据轨迹的定义判;
法3能否弄出些曲线的性质(如哪怕几个关键的点啊)
【评】三种方法的依据充分地考虑了曲线的定义、方程和性质之间的关系!
(三)判定两图形的位置关系
1.基本类型:点与直线、点与二次曲线、直线与直线、直线与二次曲线(分直线与圆,直线与其它)、二次曲线与二次曲线(含圆与圆,其它)五大类
2.方法集成:点的坐标是否适合方程、转化成两点距(参数法)、点到直线的距离(几何的、代数的)、r-d 判定法、方程组的解、判别式法、向量法、斜率截距判定法(直线与直线)
【注意】1.上述方法除了“转化两点距(参数法)”适用范围最广外,其它方法都有自己适合的对象,而有些则具有最窄的范围,如斜率截距判定法;2.牵涉到方程或坐标时,又分为“直角坐标系”和“极坐标系”甚至“向量系”
(四)研究曲线的性质
1.题型:(1)由曲线方程(或经过变形)研究曲线的性质;(2)先求曲线方程,再根据曲线方程研究曲线的性质;
2.求得轨迹或轨迹方程----研究曲线的性质
(五)求值、取值范围或最值
1.求值
2.取值范围或最值的求法
(1)变量的取值范围与最值的求法同大于异:能求出的范围的就一定能确定最值的情况,最值也能帮助确定范围(求最值的方法略多于求范围)。

(2)求最值的方法:单调性法(含导数法);不等式法;数形结合(两点距、点线距、斜率、圆锥曲线第二定义及构造法、利用线性规划等);利用已知变量的最值(即复合函数法,含换元法或参数法);配方法;判别式法;
【注意】求量的值、范围或最值都少不了常见量的计算公式或不等式,因此对相应公式的记忆是起码应当掌握的基础。

常见的公式有:斜率公式、夹角公式、点到直线的距离公式、两直线间的距离公式、两点间的距离公式、各种面积体积公式、各种边角的计算公式(三角函数、余弦定理、勾股定理)、弦长公式、向量里的公式、各种不等式等等。

(六)确定参数的值、取值范围或最值
1. 这没有一般的方法。

有几个常用的思路:1)分离参数(其实是函数思想);2)对参数讨论(分类讨论思想,从一般到特殊);3)主元法(平等元划出参数,消元思想);4)改变参数地位(转化与化归思想,从特殊到一般思想);5)对参数外的变量分类讨论(从特殊到一般);6)数形结合(转化思想);
2.分离参数后就涉及到求变量取值范围的单调性法(含导数法)、不等式法、利用已知变量的范围、配方法、判别式法等;
3.必备基础:这类问题还必须在具体的情境中进行,什么样的问题背景就需要什么样的知识。

故这类问题牵涉的知识太广,很难形成一个普适的方法的。

灵活、技巧、转换是这类问题的特点。

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