那道未完成的椭圆压轴题,像一段未解开的密码,萦绕在凌凡的脑海里。M(4, (3√3 sinθ)/(cosθ+1) ),N(-4, (-3√3 sinθ)/(cosθ-1) ),这两个看起来颇为“丑陋”的坐标,以及后续那看似庞杂无比的计算,成了他思维后台持续运行的一个进程。走路时,吃饭时,甚至睡前闭上眼,那两个分母(cosθ+1)和(cosθ-1)都在他意识的角落里幽幽地闪烁着,诱惑着他,又折磨着他。
他知道,硬算MN直线方程的两点式,是一条死胡同,至少是一条效率极低、极易出错的泥泞之路。他需要一条捷径,一个灵感。
这天物理课上,老师讲解着力的分解与合成,在黑板上画着平行四边形法则。“一个力,可以分解为两个不同方向上的分力,从而简化问题……”老师用粉笔敲着黑板,“关键在于找到合适的坐标系,让分力尽可能简单……”
“分解……简化……”凌凡下意识地在笔记本边缘写下了这两个词。突然,一道闪电毫无征兆地劈中了他的思维!
“分解!”
那两个烦人的分母!cosθ+1 和 cosθ-1!它们本身是不是可以“分解”?!或者说,被更简单的式子替代?
他猛地想起了前几天死磕三角函数公式时,在那个画满了单位圆和波浪线的A4纸上,似乎记录过这样的公式: 1 + cosθ = 2cos2(θ/2) 1 - cosθ = 2sin2(θ/2)
对!就是这个! 那M点的纵坐标 M_y= (3√3 sinθ) / (cosθ+1) = (3√3 sinθ) / [2cos2(θ/2)] 而 sinθ= 2sin(θ/2)cos(θ/2) !(二倍角公式!) 代入!M_y= [3√3 * 2sin(θ/2)cos(θ/2)] / [2cos2(θ/2)] = [3√3 sin(θ/2)] / [cos(θ/2)] = 3√3 tan(θ/2)
哇!凌凡几乎要叫出声来!那么复杂的一个分式,竟然化简成了一个简洁的正切函数!他强压住激动,立刻如法炮制处理N点的纵坐标。 N_y= (-3√3 sinθ) / (cosθ-1) = (-3√3 sinθ) / [- (1 - cosθ)] // 提个负号 =(3√3 sinθ) / (1 - cosθ) = (3√3 sinθ) / [2sin2(θ/2)] // 代入公式 =[3√3 * 2sin(θ/2)cos(θ/2)] / [2sin2(θ/2)] = [3√3 cos(θ/2)] / [sin(θ/2)] = 3√3 cot(θ/2)
cot是余切,是tan的倒数! 所以,现在点的坐标变成了: M(4, 3√3 tan(θ/2)) N(-4, 3√3 cot(θ/2))
漂亮!极致的简化!原来那两个丑陋的分母,其存在的意义就是为了引导他使用半角公式进行化简,从而得到如此对称而优美的形式!
物理老师还在讲台上讲解着斜面上的物体受力分析,凌凡却在自己的草稿纸上完成了一次思维的剧烈风暴。他心跳加速,脸颊因兴奋而微微发烫。这种顿悟的快感,这种发现数学内部隐藏的简洁与对称之美的瞬间,带来的颅内高潮远比游戏里击败一个BOSS强烈百倍!
他迫不及待地想要继续下去。现在M和N的坐标清晰多了,求MN的直线方程应该也容易些了吧? 他立刻拿起笔,准备一鼓作气。
然而,就在他刚刚写下“设MN直线方程为……”这几个字的时候,下课铃声响了。
物理老师布置完作业,宣布下课。同学们起身活动的嘈杂声瞬间淹没了教室。
凌凡:“……”
一股极其强烈的憋屈感和失落感涌上心头。灵感正盛,思路正顺,却被硬生生打断!就像一场美梦做到最精彩处被闹铃吵醒,那种抓心挠肝的难受,无以言表。他试图无视周围的喧闹,强行将自己的注意力拉回草稿纸,但刚才那种行云流水般的思维状态已经消失了,被打断了。思路就像一根被剪断的线,一下子接不上了。
他懊恼地捶了一下桌子。旁边的赵鹏吓了一跳:“凡哥,咋了?物理题太难了?”
凌凡没好气地瞪了他一眼,没说话。他看着草稿纸上那两组对比鲜明的坐标——化简前那复杂丑陋的样子和化简后简洁优美的样子,心里充满了惋惜。这个神奇的化简过程,这个灵光一闪的瞬间,如果不及时记录下来,会不会像指间流沙一样消失?以后遇到类似的分母,他还能不能立刻想到半角公式这个“神来之笔”?
他猛地意识到一个问题:他的“逆袭错题本”主要记录的是错误和误区,他的“艾宾浩斯计划表”安排的是复习时间,他的常规笔记本记录的是课堂重点和解题步骤。
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