换元法是中学数学重要的数学方法之一,三角换元更是解决几何问题的一种简洁、高效的方法。本文将重点谈一下如何巧用三角换元来解题。 一、求最值 例1:已知椭圆长轴短轴焦距之和为8,求长半轴的最小值。
解法一:如图,椭圆中三个参数满足关系c2=a2-b2,则令c=asin?兹,b=acos?兹,
∵a+b+c=4,∴a(sin?兹+cos?兹+1)=4,
a=■=■
≥■=4(■-1),
即a的最小值为4(■-1)。
■
解法二:∵a+b+c=4,∴b+c=4-a。又∵b2+c2=a2,∴b2+c2≥■,a2≥■,解得a≥4(■-1)。
点评:显然,三角换元法比不等式法简单且易于理解。
二、 求参数的取值范围
例2:已知椭圆■+■=1(a>b>0)与x轴正向交于点A,若这个椭圆上总存在点P(P点异于长轴两端点)使得■?■=0(O为原点),求离心率的取值范围。
解法一:设P(acosθ,bsinθ),■=(acosθ,bsinθ),■=(acosθ-a,bsinθ),
■?■=(acosθ-a)?acosθ+b2sin2θ=0,
∴■=-■=■,
∴1-e2=1-■,∴e2=■。
∵cosθ∈(-1,1)(P不为长轴端点),
∴■∈(■,+∞),
∴e2∈(■,1),即e∈(■,1)。
解法二:如右图所示。
■
联立b2x2+a2y2=a2b2,(x-■)2+y2=■,
消去y,得■x2-ax+b2=0,此方程在(-a,a)内有根。
令f(x)=■x2-ax+b2,则f(-a)=2a2>0,f(a)=0,Δ=■≥0,
只须0■或eb>0)长轴的两个端点,在椭圆上任取一点P(异于A、B),P与A、B的连线分别交椭圆短轴所在的直线于M、N两点。求证:■?■为定值。
证明:设P、M、N的坐标分别为P(acos?兹,bsin?兹),M(0,y1),N(0,y2),
由kMA=kPA,得■=■,
由kNB=kPB,得■=■,
∴■?■=y1y2=■=b2,为定值。
(责编 张晶晶)
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