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圆锥曲线斜率的“和与积”------齐次化下“图像变换”PK“巧设直线”!!!

乐学数韵 2022-07-17

The following article is from 素人素言 Author 彭西东

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双斜率问题,在解析几何中确实太常见了。而且,结论和过程又都是那么的美。其实前面写的处理方法,主要利用了图像的变换,其实还是很不错的。
可是,也因为对图像变换的不熟悉,很多同学齐次化处理的过程其实做的并不理想。就觉得有必要再写个补充的东西了。于是,便有了今天巧设直线方程图像变换的大PK!

解法赏析





其实,比较下两种解法,便不难发现两种思路之间的共通点:都是想着通过常数替换达成等式齐次化的目标。当然,因为定点位置的不同,导致斜率式的简结构或简单或复杂,便有了两种不同的优化方案。

题后小结


以下以椭圆为例做个小结



01

齐次化处理


图像变换法

图像变换法,主要是通过对图像的平移,使得定点P(x0,y0)与原点重合,从而让斜率的表达更简洁。
(1) 以点P(x0,y0)为原点重新建系;
(2) 设直线AB方程为y=kx+b,并将等式改造为:

(3) 通过“1的替换”,将椭圆方程齐次化,并统一方程形式为:

(4) 建立关于斜率的关系式,寻找k、b之间的等量关系;

(5) 由直线系方程特征,得出定点。


02

齐次化处理


巧设直线法

巧设直线法,主要根据斜率结构的特点,进行直线AB方程的设计,达到斜率与方程根之间的统一。
(1) 设AB:m(x-x0)+n(y-y0)=1
(此种设法更便于进行“1的替换”)
(2) 将曲线方程改写:
(3) 通过“1的替换”得方程,并整理为:
(4) 建立关于斜率的关系式,寻找m、n之间等量关系;
(5) 由直线系方程特征,得出定点。

从例6不难看出,用常规方法处理此类问题,思维过程较为简洁。主要遵循解析几何的基本思想“几何问题代数化”,将相关条件或结论均转化为相应代数式,即可解决问题。

只是在处理过程中经常会出现类似于(x1-a)(x2-a)或x1y2+x2y1式的结构,计算量较大。所以,齐次化的思路,便成为此类问题计算优化的一大利器。那么,两种优化方式,你更喜欢哪一种呢?


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