从一道高考题再谈椭圆切线
今天看一道比较经典的椭圆切线高考题,2013 山东 (理) 22:
第(1)问从几何的角度出发更简单,利用角平分线定理和一些基本的变型就可以得到M点横坐标的变化范围:
第(2)问是个椭圆切线问题,我们先看一下常规联立做法:
当然这个联立做法和网上一些常见的标答有所区别,计算量要小的多,因为利用了一个基本的一元二次方程性质:
接下来从几个其他的角度来看待这个题目,利用基本不等式可以直接得到直线l的方程,但前提是需要背下来椭圆切线方程的二级结论:
注意观察会发现要证明的结论可利用对称性,对于x轴上方椭圆上的每一个点P,考虑其关于x轴的对称点P',则P'对应的k1,k2,k与点P对应的k1,k2,k相反,因此只需要考虑P在x轴上方的情形,又由于直线l的斜率是存在的,因此(2)问还可以直接通过导数来做:
再介绍一种比较妖冶的做法,借助(1)问结论与椭圆的光学性质:
最后还有另外一种理解方式,但这种做法在高考中风险太高,涉及到了极限,因此只写一下思路,供有余力的童鞋拓展:
考虑弦AB,且弦AB中点在直线OP上,那么比较容易证明椭圆的垂径定理,即弦AB的斜率与直线OP的斜率乘积为定值,且为-1/4。现在进一步考虑A与B两点同时向点P靠近,并维持直线AB斜率不变,当A与B两点无限接近点P时,此时直线AB的斜率与点P处的切线斜率相同,因此l的斜率k,与直线OP斜率乘积也为-1/4,即:
接下来的证明过程略。
上面的思考方式利用了“切线是割线的极限”的思想。
利用这个题目,基本把高中范围内的椭圆切线处理方式都介绍了,对于椭圆的光学性质部分,高考中是可以正常使用的,因为教材中特别介绍过:
熟读教材对于高中生非常关键,希望大家引起重视。
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