作差法可以“自动”清理那些干扰信息,合并那些相近和相似的信息,将多个信息结合起来一并考察.所有这些,都为简化运算铺平了道路.
例4 (1)椭圆方程为,直线l交椭圆于A,B两点,线段AB的中点M(1,1),求直线l的方程.
(2)椭圆,A、B是椭圆上两点,线段AB的中垂线交x轴于点P(x0,0),证明:
探究:圆锥曲线的问题中,如果涉及某条弦的中点和斜率等多种信息的,往往运用“点差法”.
(1)因为AB中点(1,1)在椭圆内,
所以直线与椭圆必有两个交点A、B.
设A(x1,y1),B(x2,y2),则:
例4(1)图
两式相减得
由中点坐标公式可得x1+x2=2,y1+y2=2,
所以
所以,即
直线AB的方程为,即
(2)设A(x1,y1),B(x2,y2),则:
例4(2)图
两式相减得:
所以,所以
设AB斜率为k,所以,所以AB中垂线斜率为AB中点(www.xing528.com)
所以AB中垂线方程为
令y=0,则
因为-2≤x1≤2,-2≤x2≤2,而且左右两边都不能同时取等号,
所以
当x1+x2=0时,容易验证结论也正确.
综上所述,本题结论正确.
说明:解析几何中,涉及弦的中点、斜率等问题时,一般方法是联立直线和圆锥曲线的方程组,然后利用韦达定理来搞定,计算过程耗时费力,而且容易出错.在本题中采用“点差法”(将曲线上两点的坐标代入其方程后作差)求解,可以有效地避开了那些“大块代入”,而且因为结合了中点坐标公式,从而出现了整齐对称的结构特征,问题的探究过程变得异常清爽.
例5 已知an=(2n-1)3n-1,求{an}的前n项和.
探究:观察数列{an}通项公式的结构不难发现,它是2n-1与3n-1乘积形式,二者对应的分别是等差数列与等比数列的通项.
面对这种“阶梯形的结构”,我们不能对每一项都加上那个等差数列的公差,但是可以对每一项都乘以那个等比数列的公比.这样一来,两个等式错位相减也就势在必行了.
制造一个新的等式,与原等式作差,很好地利用了这种“阶梯形结构”,完成了化繁为简的任务,最后利用等比数列的求和公式将问题解决.整个过程,转化是关键.
Sn=1·30+3·31+5·32+…+(2n-3)·3n-2+(2n-1)·3n-1.
两边同乘以3得:
3Sn=1·31+3·32+5·33+…+(2n-3)·3n-1+(2n-1)·3n.
同类项对齐后两式相减得:
所以Sn=1+(n-1)·3n.
说明:化简是硬道理.一般来说,作差以后会有大量的元素被消去,这就能大大地简化运算,上述的错位相减法就很好地说明了这一点.
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