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解题必须有思想的指导,也就是说,数学解题的基本方法是具有思想性的. 数学的思想是数学基本方法的灵魂.
在数学复习中,有意识地揭示这些数学基本方法中所隐含的数学思想, 在数学学习活动中形成一些数学的观点;在数学知识结构的形成、完善过程中,有意识地用数学的观点去观察、分析数学问题,不断地获取、积累、深化这些数学的观点,使这些数学的观点能够在数学思维中升华为数学意识,从而就能从根本上提高思维能力, 提升思维层次,提高数学能力,这是数学学习的有效方法之一,也是数学学习的目的.
例1.已知 , ,求 的值.
分析(1) ,,在公式
中是联系在一起的,由此,我们可以下面的解法.
解法(1) ∵ ,
∴ ===8.
分析(2) 显然由和要分别解出的值是不可能的,但是,我们可以利用和消去中的变元,从而得的值,也就是说,消元就是解这个问题的指导思想,而且, 消元在代数式的求值中具有一般的指导意义.
解法(2) ∵ , ,
∴ , ,
∴ =
=
=
=8.
例2. 设,求证:.
证明方法(一):
=
= (1)
>
故成立.
证明方法(二)
==
∴ ==
故成立.
问题: ①表达式(1)是如何冒出来的? ②证明方法(一)与证明方法(二)有什么关系?
例3.化简:.
分析: 这是一个极容易的化简题, 学生很可能盲目地获得结果.我们要问: 解本题的指导思
想是什么?
先看下面两个解法:
解法(一): 原式=
=
=
=
=1
解法(二): 原式=
=
=1
说明: 证明方法(一)中将被化简式的表达形式与公式挂钩不容易, 因此,这一种方法的
技巧性较强.证明方法(二)的指导思想是:“消元”. 我们又要问:消元的方法是什么? 回答是: ① 减少三角函数名称,② 减少角的表达形式.
由证明方法(二)的指导思想还可以获得以下证明方法:
解法(三) 原式消元成只含的表达式而被化简.
原式=
=
=1
解法(四) 原式消元成只含的表达式而被化简.
原式=
=
=1
例4.已知圆,直线过定点A (1,0).
(1)若与圆相切,求的方程;
(2)若与圆相交于P,Q两点,线段PQ的中点为M,又与的交点为N,判断是否为定值,若是,则求出定值;若不是,请说明理由.
(1) 解:①若直线的斜率不存在,即直线是,符合题意.
②若直线斜率存在,设直线为,即.
由题意知,圆心(3,4)到已知直线的距离等于半径2,即: ,
解之得 .
所求直线方程是,。
(2) 解法一:直线与圆相交,斜率必定存在,且不为0,可设直线方程为
由 得.
又直线CM与垂直,由 得.
∴
为定值.
故是定值,且为6.
解法二:直线与圆相交,斜率必定存在,且不为0,可设直线方程为.
由 得.
再由 得.
∴ 得.
以下同解法一.
解法三:用几何法,
如图所示,△AMC∽△ABN,则,可得,是定值.
说明: 显然, 由于应用了平面几何知识, 解法(三)比解法(一)、解法(二)简洁.
例5. 双曲线的离心率为,A、F分别是双曲线的左顶点、右焦点,过点F的直线交双曲线的右支于P、Q两点,交y轴于R点,AP、AQ分别交右准线于M、N两点.
(1) 若,求直线的斜率;
(2) 证明:M、N两点的纵坐标之积为.
解: (1)解:设,
∵ 双曲线的离心率为, ∴ ,双曲线方程为,
∵ , ∴,
∵ 直线为, ∴ ,
∵ 点Q是双曲线上一点, ∴ ,整理得,
解得.
(2)证明:设由题设可知:直线的方程为 ,直线的方程为.
∴ ,
∴ ,
由得
∴ ,
,
∴ .(k不存在要作特殊处理)
例6. (扬州市2008届高三第二次调研测试)
已知圆C:,直线,且直线与圆C交于,点满足.
(1) 当时,求的值;
(2) 若,求的取值范围.
解:(1)当时,点在圆上,故当且仅当直线过圆心时满足,
∵ 圆心的坐标为(1,1), ∴ .
设,
由 消去可得,,
, ,
∵ , ∴ ,
∴ , ,
即 ,
∴ ,
方法(1) 对进行整理,
方法(2) 对进行整理,
令, 则函数的图象与轴在上有公共点,若,则,故不可取.
故
∴ 或或
或或
显然, 方法(1)和(2)不易求解.
方法(3) 由得,
① 令
()
∴ , , ,
,
∴ 2<, 解得,或
② 令 ,则
∴ 在上为单调减函数,
∴
∵ =
∴ 2, 2, 解得,或
例7.苏、锡、常、镇四市2007年第二次模拟考试题(题20)
已知点都在椭圆()上,分别过两个焦点,当时,有成立.
(1)求此椭圆的离心率;
(2)设,,当点A在椭圆上运动时,
求证: 始终是定植.
分析: 本题是一个求值的问题. 在高中数学中, 求值的一般方法是:一是给出未知量的方程,解这个方程得值,题(1)可用这一思想;二是给出未知量的函数表达式,对表达式消元得值,题(2)可用这一思想.题(2)给出未知量的函数表达式的方法有两种:
(1) 解: 当时,,
∴ , ,
∴ .
由椭圆的定义,得, ∴ ,
在直角三角形中,
∵ ,
∴ ∴ .
(2) 解:由可知,, 故椭圆的方程可化为,焦点为.
设,,.
方法① .当直线的斜率存在时,
方法(1)直线的方程为,代入椭圆方程,得
,
∴ , ,
∵ , ∴ , ,
同理可得, ,
∴ +,
∴ .
方法(2)直线的方程为,代入椭圆方程,得
-,
.
∵ ,
∴ , , ,
∴ ,
同理可得, ,
∴ +=.
.当直线的斜率不存在时,,
.
综上所述, 是定值.
方法② ∵ ,, ∴ ,,
∴
∴ 两式相减可得, , (∵
,
.
同理可得, , ∴ .
.当直线的斜率不存在时,, .
综上所述, 是定值.
例8.(宿迁市2007届高三年级第四次考试)21题
由原点O向曲线引切线,切点异于点O,再由点引此曲线的切线,切点异于点,如此继续下去,得到点列.
(1) 求;
(2) 求证数列为等比数列.
(1) ∵, ∴
∴ 过原点O, 切点为的切线方程为,
∴ 消去得,
∵ ∴ .
(2) 证明: 设过点的直线与曲线切于点,
则切线方程为
∴
∵ ,
∴
∴ ,
∵, ∴ ,
∴数列是以为首项,为公比的等比数列.