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解析幾何中的探索性問題

2014-02-09 07:59姜湘峰
新課程·中學(xué) 2014年12期
關(guān)鍵詞:探索性交點結(jié)論

姜湘峰

隨著我省新課改的深入進行,開放型題型越來越受到出題者的青睞,更是高考試卷中的??停渲刑剿餍詥栴}是解答題的主要呈現(xiàn)方式,那什么是探索性問題?它主要考察什么?由給定的題設(shè)條件探求相應(yīng)的結(jié)論,或由給定的題斷追溯應(yīng)具備的條件,或變更題設(shè)、題斷的某個部分使命題也相應(yīng)變化等等,這一類問題稱之為探索性問題。也就是說,條件不完備和結(jié)論不確定是探索性問題的基本特征。高考中的探索性問題主要考查學(xué)生探索解題途徑,解決非傳統(tǒng)完備問題的能力,是命題者根據(jù)學(xué)科特點,將數(shù)學(xué)知識有機結(jié)合并賦予新的情境創(chuàng)設(shè)而成的,要求考生自己觀察、分析、創(chuàng)造性地運用所學(xué)知識和方法解決問題。本文將以解析幾何為切入點對探索性問題作一討論。

一、題型介紹

(一)結(jié)論探索型(有條件而無結(jié)論或結(jié)論的正確與否需要確定)

1.設(shè)圓錐曲線Γ的兩個焦點分別為F1,F(xiàn)2,若曲線Γ上存在點P滿足PF1∶F1F2∶PF2=4∶3∶2,則曲線Γ的離心率等于(A)

A.■或■ B.■或2 C.■或2 D.■或■

(二)條件追溯型(針對一個結(jié)論,條件未知需探索)

2.若曲線C1∶x2+y2-2x=0與曲線C1∶y(y-mx-m)=0有四個不同的交點,則實數(shù)m的取值范圍是( )

A.(-■,■) B.(-■,0)∪(0,■)

C.[-■,■] D.(-∞,■)∪(■,+∞)

分析:曲線y(y-mx-m)=0表示直線y=0或y-mx-m=0,因為y=0與圓有兩個交點,故y-mx-m=0也應(yīng)該與圓有兩個交點,由分析可知臨界情況即是與圓相切的時候,經(jīng)求解m=-■和m=■,畫圖可知m∈-■,0∪0,■

(三)存在判斷型(要判斷在某些確定條件下的某一數(shù)學(xué)對象(數(shù)值、圖形、函數(shù)等)是否存在或某一結(jié)論是否成立)

3.給定雙曲線x2-■=1,過點B(1,1)能否作直線m,使m與所給雙曲線交于兩點Q1、Q2,且點B是線段Q1、Q2的中點?這樣的直線m如果存在,求出它的方程;如果不存在,說明理由。

分析:①當斜率不存在時,顯然不符合題意;

②設(shè)所求直線m的方程為:y=k(x-1)+1

∴y=k(x-1)+1x2-■=1消y得(2-k2)x2+(2k2-2k)x+2k-k2-3=0

∴x1+x2=■=2 ∴k=2

代入消y后的方程計算得到:Δ<0,∴滿足題中條件的直線m不存在。

二、方法突破

突破口一:特殊值探路,一般化證明

1.關(guān)于x,y的方程x2+y2=(xcosθ+ysinθ+2)2(0≤θ≤2π)表示的曲線是 。(只需說明曲線類型)

分析:當θ=0時,整理方程得y2=4(x+1),當θ=■時,整理方程得x2=4(y+1)。

因此可推知該曲線為拋物線。

證明:由上述結(jié)果結(jié)合拋物線定義,可知■=■=■,即到原點(0,0)的距離與到定直線xcosθ+ysinθ+2=0的距離相等的點的軌跡,也即橢圓。

小結(jié):本題為結(jié)論探索型,解題思路力爭從最簡單、最特殊的情況出發(fā),有時也可借助直覺觀察或判斷,推測出命題的結(jié)論,必要時給出嚴格證明。

突破口二:等價轉(zhuǎn)化,探求條件

2.在圓(x-3)2+(y+5)2=r2上有且僅有兩點到直線4x-3y-2=0的距離等于1,則半徑r的取值范圍是( )

A.(4,6) B.[4,6) C.(4,6] D.[4,6]

分析一:可采取特殊值法,將r=4、6分別代入圓的方程進行檢驗,從而得出答案。

分析二:圓心(3,-5)到直線的距離是5,與直線4x-3y-2=0距離是1的直線有兩條:4x-3y-7=0和4x-3y+3=0。圓心到4x-3y-7=0距離為4,到4x-3y+3=0距離是6。如果圓與4x-3y+3=0相交,那么圓也肯定與4x-3y-7=0相交交點個數(shù)多于兩個,于是圓上點到4x-3y-2=0的距離等于1的點不止兩個,所以圓與4x-3y+3=0不相交。如果圓與4x-3y-7=0的距離d≤1,那么圓與4x-3y-7=0和4x-3y+3=0交點個數(shù)和至多為1個。所以,圓與4x-3y-7=0相交,與4x-3y+3=0相離,所以4

小結(jié):本題為條件追溯型,解題過程中使用等價轉(zhuǎn)化思想,找出命題成立的充要條件。

突破口三:假設(shè)存在,推理檢驗

3.已知圓C1∶(x+t)2+y2=5(t>0)和橢圓E∶■+■=1(a>b>0)的一個公共點為B(0,2),F(xiàn)為橢圓E的右焦點,直線BF與圓C相切于點B。

(1)求t的值和橢圓E的方程。

(2)圓C上是否存在點M,使△MBF為等腰三角形?若存在,求出點M的坐標;若不存在,請說明理由。

解:(1)由題可知,b=2 ∵C(-t,0),B(0,2), ∴BC=■=■,∴ t=±1,又t>0,∴ t=1

∵BF為圓C的切線,∴圓心C(-1,0)到直線BF的距離等于■,

又lBF ∶2x+cy-2c=0,∴■=■,∴ c2-8c+16=0,■ c=4,

又a2=b2+c2,b=2,∴ a2=20,∴E ∶■+■=1

(2)假設(shè)存在點M(x,y),使△MBF為等腰三角形,

則M(x,y)點滿足(x+1)2+y2=5①

下面分三種情況討論:

(1)當BM=BF時,有■=■,即x2+(y-2)2=20②

由①②聯(lián)立得:x=-2y=-2, ∴M(-2,-2)

(2)當MB=MF時,有■=■,即2x-y=3③

由①③聯(lián)立得:x=1y=-1, ∴M(1,-1)

(3)當FM=FB時,有■=■,即x2+y2-8x-4=0④

由①④聯(lián)立得:x=0y=±2, 又B(0,2),∴M(0,-2)

綜上所述,圓C上存在點M(-2,-2)或M(1,-1)或M(0,-2),使△MBF為等腰三角形。

三、高考命題展望

1.從歷年的高考中分析發(fā)現(xiàn),探索性問題呈現(xiàn)逐年攀升的趨勢,可預(yù)測今后將會加大開放探索性考題的力度。

2.在近幾年高考題中,出現(xiàn)以解析幾何、立體幾何和函數(shù)為背景的結(jié)論開放型探索性的解答題,說明這類題型仍將是高考解答題的重點。

3.設(shè)計開放探索題,能考查學(xué)生的創(chuàng)新意識,特別應(yīng)鼓勵學(xué)生創(chuàng)新性的解答,這就反映了學(xué)生的創(chuàng)新意識,應(yīng)該多加鼓勵。

?誗編輯 董慧紅

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