冬日的夜晚来得格外早,晚自习的铃声响起时,窗外已是漆黑一片,只有教室里的日光灯投下冰冷而明亮的光晕,将伏案的身影拉长又重叠。空气里弥漫着纸张、墨水和一种名为“奋斗”的沉闷气息。
凌凡正深陷于他的“灵感”后续。凭借着“半角公式”那神来之笔的化简,M、N坐标已变得异常简洁:M(4, 3√3 k), N(-4, 3√3 / k), 其中k = tan(θ/2)。他正在推导直线MN的方程,草稿纸上密密麻麻却条理清晰地排列着计算步骤。
就在他即将求出直线方程的一般式时,一个略带犹豫和烦躁的声音在他斜前方响起。
“唉……这题也太绕了吧?完全没思路啊!”
是赵鹏。他正用力地挠着头,几乎要把那本就稀疏的头发挠秃,面前的数学练习册上,一道题目被他用笔戳了无数个点,仿佛要用物理方式戳出个答案来。那题目恰好也是一道解析几何题,涉及抛物线和直线交点,证明某个角度关系。
凌凡下意识地瞥了一眼,脑子还沉浸在椭圆和正切函数里,一时没转换过来。
赵鹏唉声叹气了半天,左右看了看,目光最终落在了后排,落在了那个最近屡次被老师点名、甚至解出了思考题的凌凡身上。他像是抓住了最后一根救命稻草,压低声音,隔着过道喊了一声:“凡哥?凡哥!睡了没?救命啊!”
凌凡被从数学世界里拽出来,愣了一下,看向赵鹏那哭丧着的脸:“怎么了?”
“这题,这题!”赵鹏像递求救信一样把自己的练习册推过过道,手指点着那道让他崩溃的题,“完全没头绪,答案就写个‘略’,略他个鬼啊!你看得懂不?”
凌凡接过练习册。那是一道关于抛物线y2=4x的题,一条动直线过定点(1,0)与抛物线相交于A、B两点,求证∠AOB恒为直角(O为原点)。
如果是以前的凌凡,看到“抛物线”、“动直线”、“恒为直角”这些词,大概率会和赵鹏一样头大,然后直接放弃。但此刻,他刚刚经历了对椭圆压轴题的“拆解”和“灵感化简”,大脑正处于一种高度活跃的“解析模式”。
他几乎是条件反射般地启动了“拆解”流程:
1. 目标:证明∠AOB = 90°。
2. 如何证90°?→ 想到向量点积为0,或者斜率乘积为-1(但需考虑斜率不存在情况),或者几何中的勾股定理。他优先选择向量法,因为坐标化后计算往往更直接。
3. 需要什么?→ 需要点A、B的坐标。
4. 如何求A、B坐标?→ 是直线与抛物线的交点。需要先求出直线方程。
5. 直线已知?→ 动直线过定点(1,0),但斜率未知。需设直线方程。
一条清晰的思路链瞬间在他脑中形成!这感觉,就像他刚刚在自己的战场上清理出一条通路,现在看到旁边战友卡在类似的障碍前,他几乎能一眼看出那条被隐藏的路径。
他的心跳微微加速,不是因为紧张,而是因为一种……分享和验证的冲动?他看了看赵鹏那充满渴望和怀疑的小眼睛,又看了看自己草稿纸上那即将完成的椭圆题。
“我试试看。”凌凡的声音比平时沉稳了一些。他拿起笔,在赵鹏的草稿纸空白处写起来。
“你看,”他一边写一边低声讲解,声音控制在只有他们两三人才听得见的范围,“这种动直线过定点的,一般先设直线方程。”
他写下:【设直线AB方程】:过点(1,0),设斜率为k,则方程为 y = k(x - 1)
赵鹏似懂非懂地点点头:“嗯嗯,然后呢?”他没想到凌凡真的立刻就有了方向。
“然后,求交点A、B啊,联立直线和抛物线方程。”凌凡继续写。 【联立】:y = k(x-1) 与 y2 = 4x 代入:[k(x-1)]2 = 4x → k2(x2 - 2x +1) = 4x → k2x2 - 2k2x + k2 - 4x = 0 整理:k2x2 - (2k2+4)x + k2 = 0 (这是一个关于x的二次方程)
“这个方程的两个根x1, x2,就是A、B两点的横坐标。”凌凡点着这个二次方程。
“哦——”赵鹏拖长了声音,眼睛亮了一点,似乎跟上了一点节奏。
“接下来,”凌凡关键的一步来了,“你不是要证∠AOB是90°吗?O是原点,那向量OA和OB点积为0就行。” 他写下:【需证】:向量OA· 向量OB = 0 即:x1x2 + y1y2= 0
“现在,我们需要用我们设的参数k,来表示x1x2 和 y1y2。”凌凡的思路极其清晰,“根据韦达定理,对于刚才那个二次方程……” 他写下:x1+ x2 = (2k2+4) / k2 x1 * x2 = (k2) / k2 = 1 (二次方程常数项除以二次项系数)
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