第二章章末总结。
一、数形结合思想。
数形结合思想,其实质是将抽象的数学语言与直观的图形结合起来,即把代数中的“数”与几何上的“形”结合起来认识问题、理解问题并解决问题的思维方法.数形结合一般包括两个方面,即以“形”助“数”,以“数”解“形”.
本章直线的方程和直线与圆的位置关系中有些问题,如距离、倾斜角、斜率、直线与圆相切等都很容易转化成“形”,因此这些问题若利用直观的几何图形处理会收到很好的效果.
例1 设点p(x,y)在圆x2+(y-1)2=1上.
求的最小值.
例2 讨论直线y=x+b与曲线y=的交点的个数.
二、分类讨论思想的应用。
分类讨论的思想是中学数学的基本方法之一,是历年高考的重点,其实质就是整体问题化为部分问题来解决,化成部分问题后,从而增加了题设的条件.(在用二元二次方程x2+y2+dx+ey+f=0表示圆时要分类讨论);直线方程除了一般式之外,都有一定的局限性,故在应用直线的截距式方程时,要注意到截距等于零的情形;在用到与斜率有关的直线方程时,要注意到斜率不存在的情形.
例3 过点p(-1,0)、q(0,2)分别作两条互相平行的直线,使它们在x轴上截距之差的绝对值为1,求这两条直线方程.
例4 求过点a(3,1)和圆(x-2)2+y2=1相切的直线方程.
三、对称问题。
在解析几何中,经常遇到对称问题,对称问题主要有两大类,一类是中心对称,一类是轴对称.
1.中心对称。
1)两点关于点对称:设p1(x1,y1),p(a,b),则p1(x1,y1)关于p(a,b)对称的点p2(2a-x1,2b-y1),也即p为线段p1p2的中点,特别地,p(x,y)关于原点对称的点为p′(-x,-y).
2)两直线关于点对称:设直线l1,l2关于点p对称,这时其中一条直线上任一点关于p对称的点都在另外一条直线上,并且l1∥l2,p到l1、l2的距离相等.
2.轴对称。
1)两点关于直线对称:设p1,p2关于直线l对称,则直线p1p2与l垂直,且p1p2的中点在l上,这类问题的关键是由“垂直”和“平分”列方程.
2)两直线关于直线对称:设l1,l2关于直线l对称.
当三条直线l1、l2、l共点时,l上任意点到l1、l2的距离相等,并且l1、l2中一条直线上任意一点关于l对称的点在另外一条直线上;
当l1∥l2∥l时,l1到l的距离等于l2到l的距离.
例5 已知直线l:y=3x+3,求:
1)点p(4,5)关于l的对称点坐标;
2)直线y=x-2关于l的对称直线的方程;
3)直线l关于点a(3,2)的对称直线的方程.
例6 自点p(-6,7)发出的光线l射到x轴上点a处,被x轴反射,其反射光线所在直线与圆x2+y2-8x-6y+21=0相切于点q.求光线l所在的直线方程.
第二章章末总结答案。
例1 解 式子的几何意义是点p(x,y)与定点(-1,-2)连线的斜率.如图,当为切线l1时,斜率最小.设=k,即kx-y+k-2=0,由直线与圆相切,得=1,解得k=.故的最小值是.
例2 解如图所示,在坐标系内作出曲线y=的图像(半圆).
直线l1:y=x-2,直线l2:y=x+2.
当直线l:y=x+b夹在l1与l2之间(包括l1、l2)时,l与曲线y=有公共点;
进一步观察交点的个数可有如下结论:
当b<-2或b>2时,直线y=x+b与曲线y=无公共点;
当-2≤b<2或b=2时,直线y=x+b与曲线y=仅有一个公共点.
当2≤b<2时,直线y=x+b与曲线y=有两个公共点.
例3 解 (1)当两条直线的斜率不存在时,两条直线的方程分别为x=-1,x=0,它们在x轴上截距之差的绝对值为1,符合题意;
2)当直线的斜率存在时,设其斜率为k,则两条直线的方程分别为y=k(x+1),y-2=kx.
令y=0,得x=-1与x=-.
由题意得|-1+|=1,即k=1.
直线的方程为y=x+1,y=x+2,即为x-y+1=0,x-y+2=0.
综上可知,所求的直线方程为x=-1,x=0或x-y+1=0,x-y+2=0.
例4 解当所求直线斜率存在时,设其为k,则直线方程为y-1=k(x-3),即kx-y+1-3k=0.
直线与圆相切,d==1,解得k=0.
当所求直线斜率不存在时,x=3也符合条件.
综上所述,所求直线的方程是y=1和x=3.
例5 解 (1)设点p关于直线l的对称点为。
p′(x′,y′),则点p,p′的中点m在直线l上,且直线pp′垂直于直线l,即,解得,p′坐标为(-2,7).
2)设直线l1:y=x-2关于直线l对称的直线为l2,则l1上任一点p1(x1,y1)关于l的对称点p2(x2,y2)一定在l2上,反之也成立.
解得,把(x1,y1)代入y=x-2,整理得7x2+y2+22=0,l2方程为7x+y+22=0.
3)设直线l关于点a(3,2)的对称直线为l′,由于l∥l′,可设l′为y′=3x′+b (b≠3).
由点到直线的距离公式得,即|b+7|=10,解得b=-17或b=3(舍去),直线l′的方程为y′=3x′-17,即对称直线的方程为3x-y-17=0.
例6 解如图,作圆x2+y2-8x-6y+21=0关于x轴的对称圆x2+y2-8x+6y+21=0,由几何光学原理知,直线l与圆x2+y2-8x+6y+21=0相切,又∵l的斜率必存在,故可设直线l:
y-7=k(x+6),即kx-y+6k+7=0.
由d===2,得k=-或k=-,故光线l所在的直线方程为3x+4y-10=0或4x+3y+3=0.
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