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近几年来,在高考中经常出现与解析几何有关的参数取值范围的问题,是历年高考命题的热点和重点,能很好地考查学学生的综合数学素质,学生在处理此类问题时,往往比较棘手,这类问题求解的关键在于根据题意,构造相关的不等式,然后求出不等式的解.那么,如何构造不等式呢?本文根据平时教学心得提出以下几种常见方法.
一、利用判别式构造不等式
在解析几何中,直线与曲线之间的位置关系,可以转化为一元二次方程的解的问题,因此可利用判别式来构造不等式求解.
例1 设抛物线y2 = 8x的准线与x轴交于点Q,若过点Q的直线l与抛物线有公共点,则直线l的斜率取值范围是 ( )
(A) [-12 ,12] (B) [-2,2]
(C) [-1,1](D) [-4,4]
分析:由于直线l与抛物线有公共点,等价于一元二次方程有解,则判别式Δ≥0.
解:依题意知Q坐标为(-2,0) , 则直线l的方程为y = k(x+2)
由y2=8x得 k2x2+(4k2-8)x+4k2 = 0.
因为直线l与抛物线有公共点.
所以Δ≥0 即k2≤1,解得-1≤k≤1,故选 (C).
二、利用三角函数的有界性构造不等式
曲线的参数方程与三角函数有关,因而可把曲线方程转化为含有三角函数的方程,然后利用三角函数的有界性构造不等式求解.
例2 已知圆C:x2 +(y-1)2=1上的点P(m,n),使得不等式m+n+c≥0恒成立,求实数c的取值范围.
分析:把圆方程变为参数方程,利用三角函数的有界性,确定m+n的取值情况,再确定c的取值范围.
解:因为点P在圆上,所以m = cosβ,n = 1+sinβ(β为参数)
因为m+n = cosβ+1+sinβ = 22sin(β+ π4 )+1
所以m+n最小值为1-22,
所以-(m+n)最大值为22-1.
又因为要使得不等式c≥-(m+n) 恒成立.
所以c≥22 -1.
三、利用点与圆锥曲线的位置关系构造不等式
曲线把坐标平面分成三个区域,点P(x0,y0)与曲线方程f(x,y)=0关系:若P在曲线上,则f(x0,y0)=0;若P在曲线内,则f (x0,y0)<0;若P在曲线外,则f (x0,y0)>0;可见,平面内曲线与点均满足一定的关系.故可用这些关系来构造不等式解题.
例3 若抛物线y2=4mx (m≠0)的焦点在圆(x-2m)2+(y-1)2=4的内部,求实数m的取值范围.
分析:由于焦点(m,0)在圆内部,则把(m,0)代入可得.
解:因为抛物线的焦点F(m,0)在圆的内部,
所以(m-2m)2+(0-1)2<4 即m2<3.
又因为m≠0,
所以-3 四、利用离心率构造不等式
例4 已知双曲线x2-3y2 = 3的右焦点为F,右准线为L,直线y=kx+3通过以F为焦点,L为相应准线的椭圆中心,求实数k的取值范围.
分析:由于椭圆中心不在原点,故先设椭圆中心,再找出椭圆中各量的关系,再利用椭圆离心率0 解:依题意得F的坐标为(2,0),L:x = 32.
设椭圆中心为(m,0),则 m-2 =c和 m-32 = a2c.
两式相除得: m-2m-32 = c2a2 = e2,
解得m>2,
又因为当椭圆中心(m,0)在直线y=kx+3上,
所以0 = km+3 ,即m = - 3k ,
所以- 3k >2,解得-32 以上是处理解析几何中求参数取值范围问题的几种思路,希望能让学生了解这类问题的常用求法,并能在以后的学习过程中能够灵活运用.
一、利用判别式构造不等式
在解析几何中,直线与曲线之间的位置关系,可以转化为一元二次方程的解的问题,因此可利用判别式来构造不等式求解.
例1 设抛物线y2 = 8x的准线与x轴交于点Q,若过点Q的直线l与抛物线有公共点,则直线l的斜率取值范围是 ( )
(A) [-12 ,12] (B) [-2,2]
(C) [-1,1](D) [-4,4]
分析:由于直线l与抛物线有公共点,等价于一元二次方程有解,则判别式Δ≥0.
解:依题意知Q坐标为(-2,0) , 则直线l的方程为y = k(x+2)
由y2=8x得 k2x2+(4k2-8)x+4k2 = 0.
因为直线l与抛物线有公共点.
所以Δ≥0 即k2≤1,解得-1≤k≤1,故选 (C).
二、利用三角函数的有界性构造不等式
曲线的参数方程与三角函数有关,因而可把曲线方程转化为含有三角函数的方程,然后利用三角函数的有界性构造不等式求解.
例2 已知圆C:x2 +(y-1)2=1上的点P(m,n),使得不等式m+n+c≥0恒成立,求实数c的取值范围.
分析:把圆方程变为参数方程,利用三角函数的有界性,确定m+n的取值情况,再确定c的取值范围.
解:因为点P在圆上,所以m = cosβ,n = 1+sinβ(β为参数)
因为m+n = cosβ+1+sinβ = 22sin(β+ π4 )+1
所以m+n最小值为1-22,
所以-(m+n)最大值为22-1.
又因为要使得不等式c≥-(m+n) 恒成立.
所以c≥22 -1.
三、利用点与圆锥曲线的位置关系构造不等式
曲线把坐标平面分成三个区域,点P(x0,y0)与曲线方程f(x,y)=0关系:若P在曲线上,则f(x0,y0)=0;若P在曲线内,则f (x0,y0)<0;若P在曲线外,则f (x0,y0)>0;可见,平面内曲线与点均满足一定的关系.故可用这些关系来构造不等式解题.
例3 若抛物线y2=4mx (m≠0)的焦点在圆(x-2m)2+(y-1)2=4的内部,求实数m的取值范围.
分析:由于焦点(m,0)在圆内部,则把(m,0)代入可得.
解:因为抛物线的焦点F(m,0)在圆的内部,
所以(m-2m)2+(0-1)2<4 即m2<3.
又因为m≠0,
所以-3
例4 已知双曲线x2-3y2 = 3的右焦点为F,右准线为L,直线y=kx+3通过以F为焦点,L为相应准线的椭圆中心,求实数k的取值范围.
分析:由于椭圆中心不在原点,故先设椭圆中心,再找出椭圆中各量的关系,再利用椭圆离心率0
设椭圆中心为(m,0),则 m-2 =c和 m-32 = a2c.
两式相除得: m-2m-32 = c2a2 = e2,
解得m>2,
又因为当椭圆中心(m,0)在直线y=kx+3上,
所以0 = km+3 ,即m = - 3k ,
所以- 3k >2,解得-32