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点差法(二):本质和局限

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

最近真的特别忙,今天抽空把这个坑填上。本来是想分开写的,这次一起写完算了。


先把我关于点差法求定点的套路和经验放在最前面:

  • 点差法的目的是将题目给出的条件进行转化;转化的最终形式通常是f(x_1x_2%2Cx_1%2Bx_2)%3D0f(y_1y_2%2Cy_1%2By_2)%3D0,或者更复杂的f(x_1x_2%2Cy_1y_2%2Cx_1%2Bx_2%2Cy_1%2By_2)%3D0

  • 设一条直线,比如y=mx+n,x=my+n,mx+ny=1;与圆锥曲线联立,带入上一步,解出m和n的关系;

  • 使用m和n的关系,确定定点。


至于怎么化简到最终所需要的形式,每道题目都有自己特殊的扭法。先放一道用点差法比较难扭出来的题目作为例题。来自2020新I卷压轴题的简化。

这里不是为了讲最简单的解法。为了突出主题,各种斜率不存在的情况也忽略了。

应用点差法;绿色的部分是设直线联立的中间结果。(这里y1y2的式子,看着就一点都不想写了呢。

消去k。

这里可以看到,使用点差法可以得到两组坐标关系(1)和(2)。通过韦达定理,带入x1x2, y1y2, x1+x2, y1+y2,确定m和n的关系,(1)和(2)都能分别得到所需的定点(2%2F3%2C%20-1%2F3)(和一个需要舍去的点)。


而且得到(1)根本就不需要点差法。(1)就是题目里的垂直条件。


只不过,问题就是,y1y2的表达式 m%5E2x_1x_2%2Bmn(x_1%2Bx_2)%2Bn%5E2 带进去,计算量会飙上来。可能这个时候就有人会说了,“我背了硬解定理。”那么你开心就好呢。


如果稍微观察一下,y1y2是可以避免的。既然单独用(1)和(2)都能独立得到所需要的答案,如果把两个式子联合使用起来,(2)-(1),减一下,肯定也还是能得到答案的。虽然y1+y2还在,但是比y1y2同时也在要强一点。这也支持了我前面的一个观点,对条件进行转化的时候,扭法很多。


看到这里会有一个感觉,就是这道题目使用点差法并没有那种所期待的砍瓜切菜的快感,因为始终无法把y1和y2全消掉,从而把条件转化为只含x1和x2的形式。这是因为我们使用的定点A(2%2C1)里的坐标没有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。比如我们把定点A放在右端点就会有

所以定点如果不在x或者y轴上,点差法基本上不是首选的方法。



下面再带大家扭一道2020年全国一卷的解析几何题。这里的解法不是点差法,也不是我最喜欢的方法。带大家扭的目的,是想用这个例子说明,定点在x轴上,可以把y1和y2消掉。

这里定点A和B都是椭圆端点,在x轴上,根据我上面的暴论,y1和y2可以被消掉,得到一个关于x1和x2的关系式。

扭法反正也不是点差法。总之就是以两个“三点共线”作为出发点,想方设法消去p、y1、y2。

根据湖北省提供的参考答案,条件转化到了 27y_1y_2%3D-(x_1%2B3)(x_2%2B3) 这一步,同时用到了x和y。实际上,是可以化简到 4x_1x_2-15(x_1%2Bx_2)%2B36%3D0 的程度的。



再强调一下结论:

  1. 点差法本质上是转化条件,为韦达定理铺路;

  2. 定点在点差法里为两个动点搭桥;定点的位置很重要;定点在x或y轴上能够化简运算;

  3. 定点不在x或者y轴上,慎用点差法;当然这也不是点差法的锅——无论如何,x1,2 和 y1,2的坐标关系无论如何都会变复杂的;命题人好坏的呢。


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