2022届高三数学一轮复习(原卷版)第八节 第2课时 解题上——5大技法破解“计算繁而杂”这一难题 教案.doc
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1、 1 第第 2 课时课时 解题上解题上5 大技法破解大技法破解“计算繁而杂计算繁而杂”这一难题这一难题 中学解析几何是将几何图形置于直角坐标系中,用方程的观点来研究曲线,体现了用代数中学解析几何是将几何图形置于直角坐标系中,用方程的观点来研究曲线,体现了用代数的方法解决几何问题的优越性,但有时运算量过大,或需繁杂的讨论,这些都会影响解题的方法解决几何问题的优越性,但有时运算量过大,或需繁杂的讨论,这些都会影响解题的速度,甚至会中止解题的过程,达到的速度,甚至会中止解题的过程,达到“望题兴叹望题兴叹”的地步特别是高考过程中,在规定的地步特别是高考过程中,在规定的时间内,保质保量完成解题的任务,计
2、算能力是一个重要的方面因此,本讲从以下的时间内,保质保量完成解题的任务,计算能力是一个重要的方面因此,本讲从以下 5个方面探索减轻运算量的方法和技巧,合理简化解题过程,优化思维过程,达到快准解题个方面探索减轻运算量的方法和技巧,合理简化解题过程,优化思维过程,达到快准解题 技法一技法一 回归定义,以逸待劳回归定义,以逸待劳 回归定义的实质是重新审视概念,回归定义的实质是重新审视概念,并用相应的概念解决问题,是一种朴素而又重要的策略并用相应的概念解决问题,是一种朴素而又重要的策略和思想方法圆锥曲线的定义既是有关圆锥曲线问题的出发点,又是新知识、新思维的生和思想方法圆锥曲线的定义既是有关圆锥曲线问
3、题的出发点,又是新知识、新思维的生长点对于相关的圆锥曲线中的数学问题,若能根据已知条件,巧妙灵活应用定义,往往长点对于相关的圆锥曲线中的数学问题,若能根据已知条件,巧妙灵活应用定义,往往能达到化难为易、化繁为简、事半功倍的效果能达到化难为易、化繁为简、事半功倍的效果 典例典例 如图,如图,F1,F2是椭圆是椭圆 C1:x24y21 与双曲线与双曲线 C2的公共焦点,的公共焦点,A,B 分别是分别是 C1,C2在第二、四象限的公共点若四边形在第二、四象限的公共点若四边形 AF1BF2为为矩形,则矩形,则 C2的离心率是的离心率是( ) A. 2 B. 3 C.32 D62 解题观摩解题观摩 由已
4、知,得由已知,得 F1( 3,0),F2( 3,0),设双曲线,设双曲线 C2的实半轴长为的实半轴长为 a,由椭圆及,由椭圆及双曲线的定义和已知,双曲线的定义和已知, 可得可得 |AF1|AF2|4,|AF2|AF1|2a,|AF1|2|AF2|212, 解得解得 a22,故,故 a 2. 所以双曲线所以双曲线 C2的离心率的离心率 e3262. 答案答案 D 名师微点名师微点 本题巧妙运用椭圆和双曲线的定义建立本题巧妙运用椭圆和双曲线的定义建立|AF1|,|AF2|的等量关系,从而快速求出双曲线实半的等量关系,从而快速求出双曲线实半轴长轴长 a 的值,进而求出双曲线的离心率,大大降低了运算量
5、的值,进而求出双曲线的离心率,大大降低了运算量 针对训练针对训练 1(2019 全国卷全国卷)已知椭圆已知椭圆 C 的焦点为的焦点为 F1(1,0),F2(1,0),过,过 F2的直线与的直线与 C 交于交于 A,B 2 两点若两点若|AF2|2|F2B|,|AB|BF1|,则,则 C 的方程为的方程为( ) A.x22y21 Bx23y221 C.x24y231 Dx25y241 解析:解析:选选 B 法一法一:设椭圆的标准方程为:设椭圆的标准方程为x2a2y2b21(ab0)由椭圆的定义可得由椭圆的定义可得|AF1|AB|BF1|4a. |AB|BF1|,|AF2|2|F2B|, |AB|
6、BF1|32|AF2|, |AF1|3|AF2|4a. 又又|AF1|AF2|2a, |AF1|AF2|a, 点点 A 是椭圆的短轴端点如图,不妨设是椭圆的短轴端点如图,不妨设 A(0,b), 由由 F2(1,0),AF2 2F2B ,得,得 B 32,b2. 由点由点 B 在椭圆上,得在椭圆上,得94a2b24b21,得,得 a23,b2a2c22. 椭圆椭圆 C 的方程为的方程为x23y221. 法二法二:由题意设椭圆:由题意设椭圆 C 的方程为的方程为x2a2y2b21(ab0),连接,连接 F1A,令,令|F2B|m,则,则|AF2|2m,|BF1|3m.由椭圆的定义知,由椭圆的定义知
7、,4m2a,得,得 ma2,故,故|F2A|a|F1A|,则点,则点 A 为椭圆为椭圆 C 的上的上顶点或下顶点令顶点或下顶点令OAF2(O 为坐标原点为坐标原点),则,则 sin 1a.在等腰三角形在等腰三角形 ABF1中,中, cos 2a23a213,1312 1a2,解得,解得 a23.又又 c21,b2a2c22,椭圆,椭圆 C 的方程为的方程为x23y221.故选故选 B. 2抛物线抛物线 y24mx(m0)的焦点为的焦点为 F,点,点 P 为该抛物线上的动点,若点为该抛物线上的动点,若点 A(m,0),则,则|PF|PA|的的最小值为最小值为_ 解析解析:设点:设点 P 的坐标为
8、的坐标为(xP,yP),由抛物线的定义,由抛物线的定义, 知知|PF|xPm, 又又|PA|2(xPm)2y2P(xPm)24mxP, 3 则则 |PF|PA|2 xPm 2 xPm 24mxP114mxP xPm 2 114mxP 2 xP m 212(当且仅当当且仅当 xPm 时取等号时取等号), 所以所以|PF|PA|22,所以,所以|PF|PA|的最小值为的最小值为22. 答案答案:22 技法二技法二 设而不求,金蝉脱壳设而不求,金蝉脱壳 设而不求是解析几何解题的基本手段,是比较特殊的一种思想方法,其实质是整体结构意设而不求是解析几何解题的基本手段,是比较特殊的一种思想方法,其实质是整
9、体结构意义上的变式和整体思想的应用设而不求的灵魂是通过科学的手段使运算量最大限度地减义上的变式和整体思想的应用设而不求的灵魂是通过科学的手段使运算量最大限度地减少,通过设出相应的参数,利用题设条件加以巧妙转化,以参数为过渡,设而不求少,通过设出相应的参数,利用题设条件加以巧妙转化,以参数为过渡,设而不求 典例典例 (2021 石家庄质检石家庄质检)已知已知 P 是圆是圆 C:(x2)2(y2)21 上一动点,过点上一动点,过点 P 作抛物线作抛物线x28y 的两条切线,切点分别为的两条切线,切点分别为 A,B,则直线,则直线 AB 斜率的斜率的最大值为最大值为( ) A.14 B34 C.38
10、 D12 解题观摩解题观摩 由题意可知,由题意可知,PA,PB 的斜率都存在,分别设为的斜率都存在,分别设为 k1,k2,切点,切点 A(x1,y1),B(x2,y2), 设设 P(m,n),过点,过点 P 的抛物线的切线为的抛物线的切线为 yk(xm)n, 联立联立 yk xm nx28y,得,得 x28kx8km8n0, 因为因为 64k232km32n0,即,即 2k2kmn0, 所以所以 k1k2m2,k1k2n2, 又由又由 x28y 得得 yx4,所以,所以 x14k1,y1x2182k21, x24k2,y2x2182k22, 所以所以 kABy2y1x2x12k222k214k
11、24k1k2k12m4, 因为点因为点 P(m,n)满足满足()x22()y221, 所以所以 1m3, 因此因此14m434, 4 即直线即直线 AB 斜率的最大值为斜率的最大值为34.故选故选 B. 答案答案 B 名师微点名师微点 (1)本题设出本题设出 A,B 两点的坐标,却不求出两点的坐标,却不求出 A,B 两点的坐标,巧妙地利用根与系数的关系用两点的坐标,巧妙地利用根与系数的关系用PA,PB 的斜率把的斜率把 A,B 的坐标表示出来,从而快速解决问题的坐标表示出来,从而快速解决问题 (2)在运用圆锥曲线问题中设而不求的方法技巧时,需要做到:在运用圆锥曲线问题中设而不求的方法技巧时,需
12、要做到:凡是不必直接计算就能更凡是不必直接计算就能更简洁地解决问题的,都尽可能实施简洁地解决问题的,都尽可能实施“设而不求设而不求”;“设而不求设而不求”不可避免地要设参、消不可避免地要设参、消参,而设参的原则是宜少不宜多参,而设参的原则是宜少不宜多 针对训练针对训练 3过点过点 M(1,1)作斜率为作斜率为12的直线与椭圆的直线与椭圆 C:x2a2y2b21(ab0)相交于相交于 A,B 两点,若两点,若 M是线段是线段 AB 的中点,则椭圆的中点,则椭圆 C 的离心率等于的离心率等于_ 解析:解析:设设 A(x1,y1),B(x2,y2),则,则 x21a2y21b21,x22a2y22b
13、21, x1x2 x1x2 a2 y1y2 y1y2 b20, y1y2x1x2b2a2x1x2y1y2. y1y2x1x212,x1x22,y1y22, b2a212,a22b2. 又又b2a2c2,a22(a2c2), a22c2,ca22.即椭圆即椭圆 C 的离心率的离心率 e22. 答案答案:22 技法三技法三 巧设参数,变换主元巧设参数,变换主元 换元引参是一种重要的数学方法,特别是解析几何中的最值问题、不等式问题等,利用换换元引参是一种重要的数学方法,特别是解析几何中的最值问题、不等式问题等,利用换元引参使一些关系能够元引参使一些关系能够相互联系起来,激活了解题的方法,往往能化难为
14、易,达到事半功相互联系起来,激活了解题的方法,往往能化难为易,达到事半功倍倍 常见的参数可以选择点的坐标、直线的斜率、直线的倾斜角等在换元过程中,还要注意常见的参数可以选择点的坐标、直线的斜率、直线的倾斜角等在换元过程中,还要注意代换的等价性,防止扩大或缩小原来变量的取值范围或改变原题条件代换的等价性,防止扩大或缩小原来变量的取值范围或改变原题条件 5 典例典例 设椭圆设椭圆x2a2y2b21(ab0)的左、右顶点分别为的左、右顶点分别为 A,B,点,点 P 在椭圆上且异于在椭圆上且异于 A,B两点,两点,O 为坐标原点若为坐标原点若|AP|OA|,证明直线,证明直线 OP 的斜率的斜率 k
15、满足满足|k| 3. 解题观摩解题观摩 法一:依题意,直线法一:依题意,直线 OP 的方程为的方程为 ykx,设点,设点 P 的的坐标为坐标为(x0,y0) 联立联立 y0kx0,x20a2y20b21,消去消去 y0并整理,得并整理,得 x20a2b2k2a2b2. 由由|AP|OA|,A(a,0)及及 y0kx0, 得得(x0a)2k2x20a2, 整理得整理得(1k2)x202ax00.而而 x00,于于是是 x02a1k2, 代入代入,整理得,整理得(1k2)24k2 ab24. 又又 ab0,故故(1k2)24k24, 即即 k214,因此因此 k23,所以,所以|k| 3. 法二:
16、依题意,直线法二:依题意,直线 OP 的方程为的方程为 ykx, 可设点可设点 P 的坐标为的坐标为(x0,kx0) 由点由点 P 在椭圆上在椭圆上,得得x20a2k2x20b21. 因为因为 ab0,kx00,所以所以x20a2k2x20a21, 即即(1k2)x20a2. 由由|AP|OA|及及 A(a,0),得得(x0a)2k2x20a2, 整理得整理得(1k2)x202ax00,于是于是 x02a1k2, 代入代入,得得(1k2)4a2 1k2 2a2, 解得解得 k23,所以所以|k| 3. 法三:设法三:设 P(acos ,bsin )(02), 则线段则线段 OP 的中点的中点
17、Q 的坐标为的坐标为 a2cos ,b2sin . |AP|OA|AQOPkAQk1. 又又 A(a,0),所以所以 kAQbsin 2aacos , 即即 bsin akAQcos 2akAQ. 从而可得从而可得|2akAQ| b2a2k2AQa 1k2AQ, 解得解得|kAQ|33,故,故|k|1|kAQ| 3. 6 名师微点名师微点 求解本题利用椭圆的参数方程,可快速建立各点之间的联系,降低运算量求解本题利用椭圆的参数方程,可快速建立各点之间的联系,降低运算量 针对训练针对训练 4设直线设直线 l 与抛物线与抛物线 y24x 相交于相交于 A,B 两点,与圆两点,与圆 C:(x5)2y2
18、r2(r0)相切于点相切于点 M,且且 M 为线段为线段 AB 的中点,若这样的直线的中点,若这样的直线 l 恰有恰有 4 条,求条,求 r 的取值范围的取值范围 解:解:当当 t0 时,若时,若 l 与圆与圆 C 相切,则相切,则 M 恰为恰为 AB 中点,中点, 当当 t0 时,这样的直线应有时,这样的直线应有 2 条条 不妨设直线不妨设直线 l 的方程为的方程为 xtym,A(x1,y1),B(x2,y2), 代入抛物线代入抛物线 y24x 并整理得并整理得 y24ty4m0, 则有则有 16t216m0,y1y24t,y1y24m, 那么那么 x1x2(ty1m)(ty2m)4t22m
19、, 可得线段可得线段 AB 的中点的中点 M(2t2m,2t), 而由题意可得直线而由题意可得直线 AB 与直线与直线 MC 垂直,垂直, 即即 kMC kAB1,可得,可得2t02t2m51t1, 整理得整理得 m32t2(当当 t0 时时), 把把 m32t2代入代入 16t216m0, 可得可得 3t20,即,即 0t23, 又由于圆心到直线的距离等于半径,又由于圆心到直线的距离等于半径, 即即 d|5m|1t222t21t22 1t2r, 而由而由 0t23 可得可得 2r4. 故故 r 的取值范围为的取值范围为(2,4) 技法四技法四 妙借向量,无中生有妙借向量,无中生有 平面向量是
20、衔接代数与几何的纽带,沟通平面向量是衔接代数与几何的纽带,沟通“数数”与与“形形”,融数、形于一体,是数形结合,融数、形于一体,是数形结合的典范,具有几何形式与代数形式的双重身份,是数学知识的一个交汇点和联系多项知识的典范,具有几何形式与代数形式的双重身份,是数学知识的一个交汇点和联系多项知识的媒介妙借向量,可以有效提升圆锥曲线的解题方向与运算效率,达到良好效果的媒介妙借向量,可以有效提升圆锥曲线的解题方向与运算效率,达到良好效果 典典例例 如图,在平面直角坐标系如图,在平面直角坐标系 xOy 中中,F 是椭圆是椭圆x2a2y2b21(ab0)的右焦点,直线的右焦点,直线 yb2与椭圆交于与椭
21、圆交于 B,C 两点,且两点,且BFC90 ,则该椭圆的离心率是则该椭圆的离心率是_ 解题观摩解题观摩 把把 yb2代入椭圆代入椭圆x2a2y2b21, 可得可得 x32a,那么,那么 B 32a,b2,C 32a,b2, 7 而而 F(c,0), 那么那么 FB 32ac,b2,FC 32ac,b2, 又又BFC90 , 故有故有 FB FC 32ac,b2 32ac,b2c234a214b2c234a214(a2c2)34c212a20, 则有则有 3c22a2,所以该椭圆的离心率为,所以该椭圆的离心率为 eca63. 答案答案 63 名师微点名师微点 本题通过相关向量坐标的确定,结合本题
22、通过相关向量坐标的确定,结合BFC90 ,巧妙借助平面向量的坐标运算来转化圆,巧妙借助平面向量的坐标运算来转化圆锥曲线中的相关问题,从形入手转化为相应数的形式,简化运算锥曲线中的相关问题,从形入手转化为相应数的形式,简化运算 针对训练针对训练 5.已知点已知点A为圆为圆B: (x2)2y232上任意一点, 定点上任意一点, 定点C的坐标为的坐标为(2,0),线段线段 AC 的垂直平分线交的垂直平分线交 AB 于点于点 M. (1)求点求点 M 的轨迹方程;的轨迹方程; (2)若动直线若动直线 l 与圆与圆 O:x2y283相切,且与点相切,且与点 M 的轨迹交于点的轨迹交于点 E,F,求证:以
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