圆的性质——椭圆问题伸缩变换

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进行分类讨论去解 决问题.
例 不 式2 10一 ( ]成 l若 等 +≥对 切 eo 恒 + , ÷
立 , 实数 。的取值范 围. 求

实根分布法
解 令 = 十+只做 : ( ], ) 2 1需 到 0 时 , 当 , ÷
f x 的图象不在 轴下方. () 由于二 次函数 图象的对称轴 =一
, ,
1 —丫 丫 丫
.r 1 1 广 广丫
]广丫 丫 广 丫 丫 r丫
. 1r 丫 r]● 丫 1● ]一 ' r - 丫

含 参 不等 式恒成立 问题 的求解 策略 l

l l


j jl —j L j j _ - j 上 工-
JL—L 上
一 .工 工 J j j j —j . JL—L JL 工
( k>0 k≠ 1 称 为伸缩变换 , >1 , ) 时为压缩变换 , 0<k<1
() 1 直线 R S 、 N与 圆相切 ;2 M,T R () 线段 R . R M、 、 N分别被点 . P、 分 s s T 、
图2
通过 伸缩变换 , 现了椭 圆与 圆之 间的 内在 联系 , 展 我们研
成的线段之比不变, 丽 NT 笪 的比值 在变换后保 持不变. 即M 丽 R


T P
究伸缩变换 中的有关 性质 , 以从 圆的有关性 质探索 、 就可 发现 椭 圆的相关 性质 , 而帮助我们 更好地认识椭 圆 、 有关 I 从 解决
题.
S =s 、M =R 、 = ’ 丽 N ・ S =1相应 的 M PR N 故MR・ P r . 伽
《 数理化解题研究 ̄ O1年第 期 2l
数学篇
2 3
苏州大学附属 中学 (1 06 葛桂华 ◆ 25 0 )

、一
道 例题及其教学预期
换之后 是其 本身( 可称 为变换 中的不 动点 ) ( )直 线变 换后 ;2
相 比较 以前所用 的教 材 , 普 通高 中课程标 准实验教科 在《 书选修 2一l 数学》 江苏 教育出版社 ) 2 , ( 第 7页 就圆锥 曲线中
P 有丽 P P M T ・ M SM N ・ P R・ S=M r S R・ ¨R N S RN T
=1 - . 。
容易得到下 列伸缩 变换的 关性 质 :1 () 轴上的点经 变

2 4
数学篇
= 一

《 数理化解题研究》 』 年第 期
、 卜 k, (
Y =4, 以 +4, =4 即 一+y “ 所 ) , 2= 1 .

/ 一 ‘
这就是变换后所得 曲线 的方程 , 它表示一个椭圆. 这道例题在教学参考 书 中明确指 出 : 运用 方程证 实猜 ①
\ /NAMt / J 2

想 : 圆可 用圆进行 压缩变换得到 ; 揭示椭 圆与圆之间的内 椭 ②
j j ~一工 j j jLj -工 j j —乙 j _ .

福建省永安第一 中学 (600 唐为民 ● 360 )
若含参数不等式对 于给定 区间内任 意值都成 立 , 我们称 它为含参数不等式恒 成立 问题. 种类 型的题 目是高考 命题 这
的一个热点. 本文 试对 这类 问题 的求解策 略作 ~些归 纳和 总 结, 以供 师生们参考.

四、 结语
化为 y 5 。—了 代 入直 线 删 方 程 , 0= 2 得 。 +( 5 。 . 2 5 0

当然 , 我们这里不对伸缩变换作 进一 步深入 研究 , 只是 它

高等几何 中的仿射 变换 的一种 特殊情 况 , 有仿 射变 换 的共 既 性特征 , 也有其 个性特点. 而在这里 的有 关 阐述 , 体是用 以 主
点( 其坐标与 m无关 ) .










解 通 伸 变 { , 把 圆 析 过 缩 换 一 可 椭 等 } L 3 以 一
‘ ^, ‘
过 直线 l x一 : 5
11
一7 0=0上的 p.2 =1 . + x 的切线
变换成圆 +y 2=9 设 MN与 A . 曰交 于点 日( ,) 由有关 圆 hO , 的一个性质 : 圆内接 四边形 A C A B D,D与 B C交 于点 P,C与 A
解析
的 问题 :
图3
系 中,知 圆 々 = 的 顶 为 、, 点 已 椭 等+ 1 左右 点 B右焦 为
F 设过点 T tm) , (, 的直线 , 与椭 圆分别交 于点 M( ,) 船 。y , N(2 ) 其 中 m >0Y x, , ,I>0,2<0 Y .
① 略; 略; 设t 9 求证: ② ③ = , 直线MN必过 轴上的一定
例 2 如图 2 点 , P是椭 , Ⅳ, 圆上三个不同 的点 , 该三 点分别 过
二 、 缩变换及其有关性质 伸 上面 出现 的变换 把 圆变 换成椭 圆, 故可 以形象 地把 它称
r = ,
作椭圆的切线 , 三切线两两相交。 设 交 分别为R s 求证: ・ ・ 、、
oc
_ _
的内在关 系进行类 比探 索 , 即 . 的有关性 质发 现椭 圆的相 圆
关性质 , 是为学生 将来作 准备 , 之后 的合情推 理教学 中 , 也 而
是否对这里揭示 的椭 圆与 圆的 ; 关系作 类 比探 索 , 就不 勺在 那
得而知 了.
wk.baidu.com


即 O ・ N =O ・ C =O M O B O A.
在关系 , 为学生将来能运用这种 内在 联系进行类 比探索 , 即从 圆的有关性质发 现椭 圆的相关性 质 , 作准备. 上面 的例题往往 在教学中无论 对于学生 还是教师 都显得 相对“ 平静 ” 其原 因在 于对“ , 压缩变换 ”认识 和理解 是不到位
的 , 至于对此 都没有 必要提 ; 甚 另外 , 于运用椭 圆与 圆之问 对
椭圆部分增加 了下面的例题.
还是直线 :3 两直线平行 、 () 相交的性质不变 ;4 平行或共线 ()
的两线段的长度 比例关 系不变 ; 5 ( )直线与椭 圆 ( 或圆 )的 位
置关系不变.
例 2 将 圆 +y 2=4上的点横坐标保持不变 , 纵坐标变 为原来的一半 , 求所得 曲线的力程 , 并说 明它 是什 么曲线. 解 设所 得曲线上 任一点坐标为( ) , ,) 圆 + , , ) =4 t 一 -
. .

7 0=0上 的点 P作椭 圆5 . - , 4




l的切 线 P P 切点 分 M、 Ⅳ,




别为 肘、 连结 MN. 1 Ⅳ, ( )当点 P 在直线 f 运动 时 , 明 : 线 上 证 直 MN恒过定点 Q;2 ( )当 MN/ /l 时, 定点 Q平分线段 MN.
为压缩变换; 那么, 反过来, 通过变换{. 1 t 【 g 可以把椭
Y U- Y,
解析 可 以把椭圆 利用 伸 缩 “
变换成 圆, 伸 缩 变换 性 质 可知 , 由
圆 +2 变 成圆 一 y :1 换 . 般地,们 把 换』 我 可以 变
时为拉伸变换.
t = k y y
对椭圆问题借 助圆 的相 关性 质来认 识和解 决 , 一方 面是 对教 材中例题 的作 用亦 或教参 中提出的揭示 圆与椭 圆之问 关系有 个解释 ; 男一方面也对学有余力 的同学有些触 动 , 或者 说希 望 能激发他们对数学学习的兴趣 ; 也有抛砖 引玉 的意思.
学 y 2容 得 直 恒 定 Q 气一 ) 此 知 n =5 易 到 线 过 点 ( 寺 ・ 可 原 , ) , 嚣, 由
T ・ A—H H 即 t M T A・ B, +( 9~h =t 9 ) + 一9一( 3一h ( )h
+ )所 以h=1也就是说直线 M 3, , N必过 轴上的一定点 日 1 (,
0. )
点 P在直线 z 一 : 5
一 0:o上 , 5 一2_ —7 7 即 粕 10 0:0 y
r ..
这里所 指出的有 关伸缩变换 的性质 , 比较 简单 的, 是 其证 明也是很容易的. 罗列 出这些性质 , 以更好地赏 析下 面用 圆的
相关性质处理椭 圆问题 的例题. 三、 用圆的相关性质处理椭圆问题


的对应点的坐标为( Y , , ) 由题意可得{ 一 因为 +
涉及到指定 区间上 一元 二次不 等式 的恒成 立 问题 时 , 应
根据“ 三个二 次”的辨证统一关 系 , 二次 函数 图象的对称 轴 对
图1
变换成圆 , 由伸缩 变换 性 质可 知 , 在 轴 上 为不 动点. 时 , 此 O O 、A B、 C O 都是 圆0半径 ,C是圆 0的直径 , / P B 有 _B C=9 。 0,
故 C M = O C, 以 zO C B N 所 x N △D M, B 由此僭到 N = O
B D交于点 肘, 则 =P P A・ D— M ・ . A MC 可以得 到 : =
P P, M、N 切点分别为 M、 连结 M . 1 N, N ()当点 P在直线 l 上运
动时 , 明: 证 直线 MN恒过定点 ;2 ( )当 MN上 l , 时 定点 Q平 分线段 MN . 设 点 P的坐标 为 (0 ) 易知直 线 MN方程为 : , , y=2 . 5 又
t =2 y y.

例t 如图1椭圆a +D = , 鲁
1( a>b>0 与 轴交 于点 A 与 ) ,
y轴交 于点 B、 , C 在椭 圆上 任取 一 点 P, 连结 B C 分别与 轴交于 P、P, 点 、 求证 : M ・ N =O Ⅳ, O O A.
解析 可 以把椭 圆利 用伸缩
例 3 (08 20 湖南省高中数
学竞赛 ) 图3过 直线 z x 7 如 , : 一: 5
. .
即点 P(
, 一
)P ,Q的斜率 =一2 可知 1


P Q上MN, P =P 所 以点 Q是线段 MN的中点 , 又 M N, 即点 Q平
分线段 侈 ( 00年全 国高考 江苏第 1 0 4 21 8题 )在平 面直 角 坐标
题中的定点 Q的坐标为(5 - 2 f
E蓠 l .^ — 卜 ^ ¨ tJ芒 L.,
, 一 。
9、 ) ・
对于( )就是要证 明定 点 Q是线段 M 2, N的 中点 , M / 由 N/
 ̄ 35 f 50 了 O 结合5。 了 一 0=of t =4 7 知, 2 。= , y 1 一2 1 7
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