模型 | 高中数学中构造隐圆解题的途径与方法梳理(优质)
圆是一种非常完美的图形,具有很强的对称性和很优美的性质.因此,若能借助圆的一些性质进行解题,往往能达到化难为易的效果.笔者在教学过程中发现,有很多表面上看起来与圆无关的问题,若能通过细致的观察,实施一定的策略转化为圆的问题,往往能达到意想不到的效果,能突破解题的瓶颈.通过构造隐形的圆并转化为与圆有关的问题,体现了数形结合和化归与转化的核心数学思想,是实施变式教学的重要途径与手段.下面笔者结合近几年来的各类试题,谈谈如何构造隐圆解题,供大家参考.
一
双变量问题
评注:本题含有两个变量与根式,通过观察,发现两个根式的平方和即为所求.通过实施换元策略,转化为常见的点与圆的最值问题,从而降低了解题的难度.
评注:本题所求P的表达式具有较强的几何意义,通过对代数式的几何意义的挖掘,转化为直线与圆的最值问题.
二
函数值域( 最值) 问题
评注:本题有多种解法,如三角换元法、基本不等式法、导数法,二次函数法.而通过对函数表达式的细致观察,可转化为与圆有关的斜率问题.
评注:本题借助平面向量,构造隐圆,转化为与圆有关的向量数量积问题,令人耳目一新.
三
解三角形问题
评注:本题若用解三角形的方法求解,要复杂得多.通过建系,发现点C在圆上运动,此圆是非常著名的阿波罗尼斯圆,是源于课本的一道经典考题.
评注:本题常规方法是利用正弦定理,并借助三角恒等变换进行求解.而通过余弦定理,在进行适当的代数变形,转化为与圆有关的线性规划问题,具有四两拨千斤之效.
评注:本题是经典的解三角形问题,但是常规方法运算量大,通过正弦定理,发现点A在圆上运动,从而转化为与圆有关的常规问题.
四
平面向量问题
评注:注意到向量具有数与形的特征,故可结合图形思考,不难发现O、A、C、B四点共圆,然后利用圆的性质和三角形全等的判定知识,实现问题的解决.
评注:通过建立平面直角坐标系,把向量问题转化为解析几何问题.本题的关键是通过把向量的模转化为两点间的距离问题.同时,通过消参,发现点P在线段上运动, 而点A又在圆上运动,从而转化为有关直线与圆的最值问题.
五
解析几何问题
评注:本题通过挖掘,发现直线Z经过定点,当直线Z不经过点P时,通过圆的性质, 可发现点M在圆上运动,从而实现问题的快速求解.
评注:通过观察,发现A、O、B、P四点共圆,同时可求出此圆的方程.于是即为两圆的公共弦方程,两圆方程相减,即可快速得到直线的方程.这是源于课本的重要方法, 应引起足够的重视.
评注:本题的常规方法是通过复杂的运算, 运用弦长公式求出AP的长度,利用
求出|PQ|,而本文给出的解法,通过构造隐圆,利用圆的相交弦定理,能实现问题的快速求解,无疑是一种非常理想的解法.