晚自习结束的铃声像一道闸门,放走了教室里的喧嚣和疲惫。凌凡却像激流中的一块石头,岿然不动。林天的突然介入和离去,像一阵风,吹皱了他思维的池水,却并未动摇其深处的决心。桌面上,摊开着两张草稿纸:一张是他自己那未完成的、带着参数k的直线方程推导;另一张是林天留下的、写着三种特殊情况下n直线方程的“半成品”。
两种风格,两种路径,在此刻形成了无声的对峙。
凌凡的目光在两份草稿之间来回移动。林天的方法,灵动机巧,试图通过有限的特殊情形窥探全局真相,却意外地陷入了逻辑困境(l1和l2平行,无法提供有效交点信息)。而他自己的方法,虽然计算繁琐,却是一条直抵核心的、未曾中断的康庄大道——尽管这条大道最后一段被迷雾笼罩。
“恒过定点……”凌凡再次咀嚼着这四个字,手指点着自己推导出的那个复杂方程: 8k y - 3√3 k2 (x + 4) = -3√3 (x-4)
这个方程必须对椭圆上任意点p(即对所有k值)都导致直线n经过某个固定点(x0, y0)。这意味着什么?
一个关键的数学洞察在此刻如同闪电般照亮了他的脑海!
如果一条含参数k的直线方程恒过定点,那么将这个方程整理成关于k的多项式,该定点(x0, y0)的坐标必须使得k的各次幂的系数都为零!
因为只有这样,无论k取何值,方程左右两边才都能相等!
这才是处理这类“恒过定点”问题的通法!一把万能钥匙!
林天那取特殊值的技巧,只是这把万能钥匙的一种特殊尝试,而且在这种结构下似乎失效了。而他自己,在懵懂中,已经走到了正确的大门之前,只差临门一脚!
巨大的兴奋感瞬间驱散了所有困惑和犹豫。他立刻行动起来。
将方程所有项移到一边: 8k y - 3√3 k2 (x + 4) + 3√3 (x-4) = 0
这是一个关于参数k的二次方程!对于椭圆上任意一点p(对应任意k值),这个方程都必须成立!
要使一个二次方程对任意k都成立,唯一的可能性是: 二次项系数 = 0 一次项系数 = 0 常数项 = 0
即:
???
凌凡愣住了。
这根本不可能同时满足!这是一个矛盾方程组!
“这……这怎么可能?”凌凡感到一阵眩晕,仿佛攀登了许久,却发现山顶根本不存在。“难道题目错了?或者我哪里计算出了严重错误?”
巨大的挫折感几乎要将他淹没。他之前所有的努力和坚持,难道换来的就是一个荒谬的矛盾?
他不甘心!他绝不相信是题目错了!一定是哪里出了问题!
他强迫自己冷静下来,像侦探重新审视案发现场一样,从头到尾检查自己的每一步推导。坐标,到利用半角公式化简,再到求直线n方程,最后到整理成关于k的方程……
一步,一步,又一步……
他的目光死死锁定在最后那一步——整理成关于k的二次方程(方程★)。
……对任意k成立……
……需要各项系数为零……
……导致矛盾……
“等等!”凌凡猛地抓住了脑海中的一丝闪光,“对任意k成立……这句话真的完全正确吗?”
他重新审视问题。是椭圆参数角。当p点在椭圆上运动时,k可以取一切实数吗?
显然不是!
要求一个二次方程对所有非零实数k都成立,和对所有实数k都成立,是一回事吗?
小主,这个章节后面还有哦,请点击下一页继续阅读,后面更精彩!
凌凡的大脑飞速运转。对所有非零k成立,那么对于k≠0,方程★成立。呢?点重合,这恰好是被排除的情况!本来就不需要考虑!
那么,还能直接令各项系数为零吗?
假设存在一个定点(x0, y0),使得对于所有k≠0,点(x0, y0)都满足方程★: - 3√3 (x0 + 4) k2 + 8y0 k + 3√3 (x0-4) ≡ 0(对? k ≠ 0)
现在,注意!这个等式左边是关于k的一个二次多项式。一个二次多项式如果要在无数个k值(所有非零实数) 上恒等于0,那么它只能是零多项式!即各项系数必须为零!
因为如果不是零多项式,它最多只能有两个根,不可能在所有非零k上都等于0。
矛盾依然无法解除!
凌凡感觉自己被困在了一个逻辑的死胡同里,四面都是墙。汗水从他的额角渗出。难道真的无解?
就在他几乎要放弃,怀疑人生的时候,他的目光再次落回了那个方程★本身。他死死地盯着它,像一个绝望的囚徒审视着牢门的锁孔。
……左边是k的二次式……
……恒等于0……
……所以系数全零……
……导致矛盾……
“除非……”一个极其微弱、却石破天惊的念头,如同黑暗中划燃的第一根火柴,照亮了新的可能性。
“除非……这个关于k的二次方程,其二次项系数本身就有可能为0?”
一次方程要对所有非零k成立,那才需要其系数和常数项都为零!
但如果二次项系数为零,那么方程变为: 8y k + 3√3 (x-4) = 0(对? k ≠ 0)
这是一个一次方程。一个一次方程要对所有非零k都成立,这是绝对不可能的!因为k是变化的!一次项系数8y和常数项3√3 (x-4)也都为零!
凌凡感觉自己的心脏快要跳出胸腔了!他抓住了关键!
完整的逻辑应该是:
这依然是一个矛盾!x既要等于-4又要等于4?
绝望再次袭来。
但凌凡没有放弃,他像一匹孤狼,死死咬住猎物的喉咙。他再次审视情况二:当二次项系数为0时,方程退化为一次方程,要求一次项系数和常数项都为0。
这意味着,定点(x, y)必须同时满足 x = -4 和 (y=0 且 x=4)。
这显然是不可能的。
“所以……还是无解?”凌凡感到一阵虚脱。
突然,他猛地抬起头!
他意识到自己犯了一个致命的、却又是最容易被忽略的错误!
他搞错了对象!
这个方程里的(x, y),是直线n上点的坐标!而不是定点本身的坐标!
他的整个推导,是基于“定点(x0, y0)代入直线n方程应得到恒等式”这一点,这没错。 但是,他错误地将这个恒等式直接整理成了关于k的方程,然后去要求这个方程本身对任意k成立时,系数满足的条件。
实际上,正确的逻辑是: 存在一个定点(x0, y0),使得当把这个定点的坐标(x0, y0)代入直线n的方程(方程★)时,所得到的关于k的等式,能够对所有k≠0恒成立。
也就是说,(x0, y0)是固定的数,代入后,方程★变成了: - 3√3 (x0 + 4) k2 + 8y0 k + 3√3 (x0-4) = 0(对? k ≠ 0) (方程★★)
小主,这个章节后面还有哦,请点击下一页继续阅读,后面更精彩!
现在,对于固定的(x0, y0),方程★★的左边是一个关于k的函数f(k)。我们需要找到特定的(x0, y0),使得f(k) = 0 对于所有k≠0都成立。
而f(k)是一个关于k的二次函数(除非二次项系数为0)。二次函数在k≠0时恒为0,唯一的可能性就是:这个二次函数的所有系数都是0!
这下,矛盾真真切切地出现了!无解!
凌凡彻底呆住了。大脑一片空白。
难道……这道题……真的……是错的?
就在他万念俱灰,几乎要接受这个事实的时候,他的目光无意中扫过了之前林天写下的第三种情况:当p(1, 3/2)时,直线n的方程为 y = (-3/4)x + 6。
这条直线…… 它会不会恰好经过某个特殊的点? 凌凡下意识地拿起笔,开始画图。 点(4,3),n(-4,9),连线。
等等!(0, 6)?这个点……
鬼使神差地,凌凡尝试着将(0, 6)这个点,代入他自己推导出的那个方程★★,看看会发生什么!
这个式子,显然不恒等于0。
但是……凌凡注意到,这个式子可以因式分解!似乎不好分。提取公因式-12: f(k)= -12 ( √3 k2 - 4 k + √3 ) 还是不行。
他忽然想到,如果这个点(0,6)是定点,那么对于某个特定的k(即对应的p点),f(k)应该等于0,但未必对所有k都等于0。
他需要的是对所有k都等于0。
失败。
凌凡颓然地靠向椅背。教室里的灯已经熄了大半,只剩他头顶这一盏还亮着,将他孤独的身影投射在布满算式的草稿纸上。
天赋(林天)的方法似乎遇到了逻辑障碍。 方法(他自己)的严谨推导似乎导向了无解的矛盾。
这场思维的碰撞,似乎以双输告终。
然而,凌凡没有注意到的是,在他因式分解失败而放弃的那个表达式 f(k) = -12√3 k2 + 48 k - 12√3 中,如果他将这个式子除以某个量,或许会发现一些奇妙的规律……
但他太累了,挫折感也太强了。他默默地收拾好书包,将那张写满了失败痕迹的草稿纸郑重地夹入“错题本”,并在顶部写上:“椭圆压轴题-疑似矛盾?待解决”。
他知道,这只是第一次碰撞。 他也知道,他绝不会就此放弃。
真正的答案,一定隐藏在某个他尚未发现的、精妙的角落里。
而寻找的过程本身,就是超越天赋与方法之别的、最宝贵的财富。
夜很深了。少年背起沉重的书包,里面装着的,是未解的难题,是思维的碰撞,是失败的苦涩,更是……下一次冲锋的燃料。
---