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  • 天南海北学业专栏
  • 向量关系巧构造 几何视角避运算——2024届浙江名校协作体高三下学期联考/九五名校联考解析几何巧解

前言

解析几何常常以其繁杂的计算而成为高考备考中的易错点与难点。解析几何虽然“解析”,但其本质还是“几何”,而巧妙发觉几何关系并利用向量等几何关系有时能极大简化运算。

下面让我们以向量的视角来看2024届浙江名校协作体高三下学期联考/九五名校联考(今年名协拉上了包括衡水,南京一中,华附,湖师附在内的全国多所名校一起)的解析几何题中的面积关系。

题目

已知过点 (1,0) 的直线与抛物线 E:y2=2px (p>0)E:y^2=2px\space(p>0) 交于A,B A,B 两点, OO 为坐标原点,当直线 ABAB 垂直于x x 轴时,AOB \triangle AOB 的面积为2 \sqrt2 .
(1)求抛物线EE的方程;
(2)若 OOABC\triangle ABC 的重心,直线AC,BC AC,BC 分别交 yy 轴于点M,N M,N ,记 MCN, AOB\triangle MCN,\space \triangle AOB 的面积分别为S1,S2 S_1, S_2 ,求 S1S2\frac{S_1}{S_2} 的取值范围.

解答

第一小问

不妨 AAx x 轴上方,则可以得到SAOB=121AB S_{\triangle AOB}=\frac12\cdot1\cdot|AB| ,易得 A(1,2)A(1,\sqrt2) ,代入解得 p=1p=1E:y2=2xE:y^2=2x .
第二小问

我们先把要求的图形画出来:

根据图形特征,我们选定CA,CB \vec {CA},\vec {CB} 为基底向量研究,

则由O O ABC \triangle ABC 的重心,得CO=2312(CA+CB)=13CA+13CB \vec {CO}=\frac23\cdot\frac12\cdot(\vec {CA}+\vec {CB})=\frac13\vec {CA}+\frac13\vec {CB}

CM=λCA,CN=μCB\vec {CM}=\lambda\vec {CA},\vec {CN}=\mu\vec {CB} ,则由A,B A,Byy 轴右侧,易得 λ,μ(12,1)\lambda,\mu\in(\frac12,1) ,由重心的性质,S2=13SACB S_2=\frac13S_{\triangle ACB} ,故 S1S2=3S1SACB=3CMCNsinACBCACBsinACB=3λμ\frac{S_1}{S_2}=3\cdot\frac{S_1}{S_{\triangle ACB}}=3\cdot\frac{|\vec{CM}|\cdot|\vec{CN}|\cdot sin\angle ACB}{|\vec{CA}|\cdot|\vec{CB}|\cdot sin\angle ACB}=3\lambda\mu

MO=COCM=(13λ)CA+13CB \vec {MO}=\vec {CO}-\vec {CM}=(\frac13-\lambda)\vec {CA}+\frac13\vec {CB} NO=COCN=13CA+(13μ)CB \vec {NO}=\vec {CO}-\vec {CN}=\frac13\vec {CA}+(\frac13-\mu)\vec {CB}

M,O,N M,O,N 三点共线,有MO=kNO \vec {MO}=k\vec {NO} ,则 13λ=13k,13=(13μ)k\frac13-\lambda=\frac13k,\frac13=(\frac13-\mu)k ,相除消去 kk 并化简后得1λ+1μ=3 \frac1\lambda+\frac1\mu=3

1λμ=1λ(31λ) \frac1{\lambda\mu}=\frac1\lambda(3-\frac1\lambda) 1λ(1,2)\frac1\lambda\in(1,2) ,故 1λμ(2,94],λμ[49,12)\frac1{\lambda\mu}\in(2,\frac94],\lambda\mu\in[\frac49,\frac12)S1S2[43,32) \frac{S_1}{S_2}\in[\frac43,\frac32) .

这样,我们就从几何的视角,利用向量工具的强大力量解决了这道题目。

题目思考

自九省联考以来,解析几何命题的一个趋势就是“多想少算”,通过几何关系避开繁杂的代数运算,同时尽量让套路化解题方法不再有“秒杀”的效果。我们需要更多关注几何图形本身,并结合平面向量等工具,才能更快更准确地解决解析几何问题。

最后,祝大家在高考备考的路上有所收获,学习进步,共赴梦想!

16 天 后

这个题本身并没用到这么强的条件,是对2019·浙江的东施效颦。

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