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​椭圆定长动弦中点“8字型双黄蛋”轨迹方程解法荟萃

邹生书、洪一平 邹生书数学 2022-07-17

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邹生书,男,1962年12月出生,本科学历,理学士学位,中学数学高级教师,黄石市高中数学骨干教师。主要从事高中数学教学、高中数学解题研究和探究性学习等。从2007年8月到2018年8月,在《数学通讯》《数学通报》《数学教学》《中学数学》《中学数学教学》等,二十多种学术期刊上发表解题和探究性学习文章300余篇。


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椭圆定长动弦中点“8字型双黄蛋”

轨迹方程解法荟萃

     浙江洪一平      广东杨俊      贵州吴 

  天津高达溟     湖北邹生书

湖北省阳新县高级中学     邹生书编辑整理

解法1:巧用向量数量积+方程思想根与系数关系求解    洪一平  提供

综上, 所求的弦的中点的轨迹方程为

x4+8y4+6x2y2-4y2=0。

点评:本解法巧用向量数量积极化恒等式,回避了传统解法中的弦长公式,然后用方程思想一元二次方程根与系数关系求解。对于本题而言,向量极化恒等式应用于中点弦问题是一种创新,是本解法的一个亮点。

解法2:用直线的参数方程求解    高达溟   邹生书   提供

点评:本解法用直线的参数方程求轨迹,不需要对倾斜角分类讨论,避免了用直线方程求解时,要对斜率是否存在进行分类讨论。解法流畅优美,如同行云流水。


解法3:杨  提供   邹生书编辑整理

1)当动弦AB垂直于x轴时,因为椭圆中这样的弦短轴最长且恰好为2,故这样的弦只有一条就是短轴,其中点是坐标原点。

2)当动弦AB不垂直于x轴时,设直线AB的方程为y=kx+b,    将其代入椭圆方程整理得

其轨迹是下图所示的“8字型双黄蛋”。成就这一杰作的幕后推手就是动弦的长度恰好等于椭圆短轴之长。

点评:注意本解法中直线AB方程的两种表示方法在解题中的妙用。斜截式方程和点斜式方程接力使用恰到好处,各自完成应尽的义务和历史使命,在解题中起到了化繁为简的作用,解法给人以和谐统一的美感。


解法4:用二级结论求解       提供   邹生书编辑整理

弦长公式秘诀:

2倍开根号,小方积,大方和,对方和与单方差,减完单方跑下方。

下面用上述椭圆的弦长公式来解答这个轨迹问题。



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