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點(diǎn)差法(二):本質(zhì)和局限

2022-11-13 20:18 作者:BurlyMcCakes  | 我要投稿

最近真的特別忙,今天抽空把這個(gè)坑填上。本來(lái)是想分開(kāi)寫(xiě)的,這次一起寫(xiě)完算了。


先把我關(guān)于點(diǎn)差法求定點(diǎn)的套路和經(jīng)驗(yàn)放在最前面:

  • 點(diǎn)差法的目的是將題目給出的條件進(jìn)行轉(zhuǎn)化;轉(zhuǎn)化的最終形式通常是f(x_1x_2%2Cx_1%2Bx_2)%3D0,f(y_1y_2%2Cy_1%2By_2)%3D0,或者更復(fù)雜的f(x_1x_2%2Cy_1y_2%2Cx_1%2Bx_2%2Cy_1%2By_2)%3D0;

  • 設(shè)一條直線,比如y=mx+n,x=my+n,mx+ny=1;與圓錐曲線聯(lián)立,帶入上一步,解出m和n的關(guān)系;

  • 使用m和n的關(guān)系,確定定點(diǎn)。


至于怎么化簡(jiǎn)到最終所需要的形式,每道題目都有自己特殊的扭法。先放一道用點(diǎn)差法比較難扭出來(lái)的題目作為例題。來(lái)自2020新I卷壓軸題的簡(jiǎn)化。

這里不是為了講最簡(jiǎn)單的解法。為了突出主題,各種斜率不存在的情況也忽略了。

應(yīng)用點(diǎn)差法;綠色的部分是設(shè)直線聯(lián)立的中間結(jié)果。(這里y1y2的式子,看著就一點(diǎn)都不想寫(xiě)了呢。

消去k。

這里可以看到,使用點(diǎn)差法可以得到兩組坐標(biāo)關(guān)系(1)和(2)。通過(guò)韋達(dá)定理,帶入x1x2, y1y2, x1+x2, y1+y2,確定m和n的關(guān)系,(1)和(2)都能分別得到所需的定點(diǎn)(2%2F3%2C%20-1%2F3)(和一個(gè)需要舍去的點(diǎn))。


而且得到(1)根本就不需要點(diǎn)差法。(1)就是題目里的垂直條件。


只不過(guò),問(wèn)題就是,y1y2的表達(dá)式?m%5E2x_1x_2%2Bmn(x_1%2Bx_2)%2Bn%5E2?帶進(jìn)去,計(jì)算量會(huì)飆上來(lái)??赡苓@個(gè)時(shí)候就有人會(huì)說(shuō)了,“我背了硬解定理?!蹦敲茨汩_(kāi)心就好呢。


如果稍微觀察一下,y1y2是可以避免的。既然單獨(dú)用(1)和(2)都能獨(dú)立得到所需要的答案,如果把兩個(gè)式子聯(lián)合使用起來(lái),(2)-(1),減一下,肯定也還是能得到答案的。雖然y1+y2還在,但是比y1y2同時(shí)也在要強(qiáng)一點(diǎn)。這也支持了我前面的一個(gè)觀點(diǎn),對(duì)條件進(jìn)行轉(zhuǎn)化的時(shí)候,扭法很多。


看到這里會(huì)有一個(gè)感覺(jué),就是這道題目使用點(diǎn)差法并沒(méi)有那種所期待的砍瓜切菜的快感,因?yàn)槭冀K無(wú)法把y1和y2全消掉,從而把條件轉(zhuǎn)化為只含x1和x2的形式。這是因?yàn)槲覀兪褂玫亩c(diǎn)A(2%2C1)里的坐標(biāo)沒(méi)有0。假如xA是0,那么就很容易消去x1和x2;如果yA是0,就很容易消去y1和y2。比如我們把定點(diǎn)A放在右端點(diǎn)就會(huì)有

所以定點(diǎn)如果不在x或者y軸上,點(diǎn)差法基本上不是首選的方法。



下面再帶大家扭一道2020年全國(guó)一卷的解析幾何題。這里的解法不是點(diǎn)差法,也不是我最喜歡的方法。帶大家扭的目的,是想用這個(gè)例子說(shuō)明,定點(diǎn)在x軸上,可以把y1和y2消掉。

這里定點(diǎn)A和B都是橢圓端點(diǎn),在x軸上,根據(jù)我上面的暴論,y1和y2可以被消掉,得到一個(gè)關(guān)于x1和x2的關(guān)系式。

扭法反正也不是點(diǎn)差法??傊褪且?xún)蓚€(gè)“三點(diǎn)共線”作為出發(fā)點(diǎn),想方設(shè)法消去p、y1、y2。

根據(jù)湖北省提供的參考答案,條件轉(zhuǎn)化到了?27y_1y_2%3D-(x_1%2B3)(x_2%2B3) 這一步,同時(shí)用到了x和y。實(shí)際上,是可以化簡(jiǎn)到 4x_1x_2-15(x_1%2Bx_2)%2B36%3D0 的程度的。



再?gòu)?qiáng)調(diào)一下結(jié)論:

  1. 點(diǎn)差法本質(zhì)上是轉(zhuǎn)化條件,為韋達(dá)定理鋪路;

  2. 定點(diǎn)在點(diǎn)差法里為兩個(gè)動(dòng)點(diǎn)搭橋;定點(diǎn)的位置很重要;定點(diǎn)在x或y軸上能夠化簡(jiǎn)運(yùn)算;

  3. 定點(diǎn)不在x或者y軸上,慎用點(diǎn)差法;當(dāng)然這也不是點(diǎn)差法的鍋——無(wú)論如何,x1,2 和 y1,2的坐標(biāo)關(guān)系無(wú)論如何都會(huì)變復(fù)雜的;命題人好壞的呢。


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