1982年高考数学真题,求点的轨迹,初中生:这不是初中知识吗?

  大家好!本文和大家分享一道1982年高考文科数学真题。这是一道求点的轨迹的题目,不少初中生看过题目后表示这就是一道初中几何题啊,而且能够一眼看出答案。那么是否真的如此呢?我们一起来看一下这道题。

  

  从题目来看,这确实是初中几何中的阿氏圆模型,所以不少初中生能够一眼看出点P的轨迹为圆。那么我们就先回顾一下初中关于阿氏圆的一些基础知识。

  阿波罗尼斯圆简称阿氏圆,又被称为圆的第二定义,具体来说就是一个动点到两个定点的距离之比为不等于1的常数,那么这个动点的轨迹就是一个圆。

  接下来我们先用初中的方法进行证明,然后再用高中的方法求解,大家可以进行比较。

  首先,我们来看两个知识点:角平分线定理和外角平分线定理。

  

  如上图,∠APB的角平分线PM交AB于点M,则有PA:PB=MA:MB。

  证明:如图,过点M作两边的垂线,则MC=MD,且S△APM:S△BPM=MA:MB(等高模型)。

  又S△APM=PA·MC/2,S△BPM=PB·MD/2,所以PA·MC:PB·MD=MA:MB。

  又MC=MD,所以PA:PB=MA:MB。

  当然,要证明角平分线定理还可以通过构造相似三角形来实现,有兴趣的可以自己试一下。

  

  如上图,PN是∠APB的外角平分线且交AB的延长线于点N,则有AP:PB=NA:NB。

  简单证明:在AP的延长线上取一点Q,使得PQ=PB,则△PBN≌△PQN(SAS),所以NB=NQ,且∠PNB=∠PNQ,即NP为∠ANQ的角平分线。

  根据角平分线定理知,PA:PQ=NA:NQ,即PA:PB=NA:NB。

  

  如图,作∠APB的角平分线和外角平分线,容易得到点M和点N都是定点,那么线段MN的长度也为定值。

  又PM、PN都是角平分线,则∠MPN=90°,也就是说线段MN所对的角也为定值,所以点P的轨迹就是一个圆。且由于∠MPN=90°,那么MN就是圆的直径。

  用初中的知识确实能够求出点P的轨迹,但是大部分地区初中并没有学习圆的方程,所以初中知识并不能完全解决这道题,还是需要用到高中知识,接下来就看一下高中的方法。

  

  既然要求轨迹方程,那么就需要建立坐标系。我们可以AB所在直线为x轴,A到B为正方向,AB中点为原点建立平面直角坐标系,这样就可以得到A、B两点的坐标。然后设出点P的坐标,根据两点间距离公式表示出PA、PB的长,再代入已知关系并化简即可得到轨迹方程。

  通过方程判断曲线类型时,因为是一个二元二次方程,且二次方的系数相等及没有xy这一项,所以这个方程就表示一个圆。

  

  这道题虽然用初中知识能判断出轨迹的类型,但是过程还是比较复杂,而且求不出轨迹方程。但是用解析几何的方法,不仅可以求出轨迹方程,而且过程更加简单,你觉得呢?

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