李秀梅??
摘要:向量的模是平面向量的重要概念,體現(xiàn)了平面向量“數(shù)”與“形”雙重性的重要特征。向量模的最值之問題是歷年高考的熱點(diǎn),本文以一例最值問題探究常用的幾種解題思路。同時(shí)要教育學(xué)生養(yǎng)成良好的解題習(xí)慣,提高自己的思維能力;培養(yǎng)學(xué)生善于質(zhì)疑的習(xí)慣;養(yǎng)成解后反思的習(xí)慣;養(yǎng)成做筆記的習(xí)慣等。
關(guān)鍵詞:演算驗(yàn)算習(xí)慣;解題習(xí)慣;質(zhì)疑習(xí)慣;反思習(xí)慣;做筆記習(xí)慣
中學(xué)數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)是小學(xué)到高中甚至更高一級(jí)學(xué)校數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)的關(guān)鍵期,我們要把握這個(gè)關(guān)鍵期,不斷提高學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的效率,使學(xué)生獲得終身學(xué)習(xí)的能力,促進(jìn)學(xué)生的可持續(xù)發(fā)展,使學(xué)生終身受益。俗話說:“教育,就是培養(yǎng)習(xí)慣”。作為數(shù)學(xué)教師,培養(yǎng)學(xué)生怎樣的學(xué)習(xí)習(xí)慣,直接影響數(shù)學(xué)教學(xué)質(zhì)量的高低。在數(shù)學(xué)教學(xué)中,解題步驟是學(xué)生對(duì)題目深入思考的外在表現(xiàn),是我們判斷學(xué)生解題能力強(qiáng)弱的依據(jù),解答過程是否完整,思路是否清晰都能反應(yīng)出學(xué)生對(duì)某個(gè)知識(shí)點(diǎn)的掌握程度。因此我們在教學(xué)中應(yīng)注意培養(yǎng)學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣,更要注意學(xué)習(xí)方法的培養(yǎng)。本文結(jié)合高中數(shù)學(xué)教學(xué)案例,就數(shù)形結(jié)合解決向量模的最值問題談幾點(diǎn)做法和體會(huì)。
向量的模是平面向量的重要概念,體現(xiàn)了平面向量“數(shù)”與“形”雙重性的重要特征。向量模的最值之問題是歷年高考的熱點(diǎn),本文以一例最值問題探究常用的幾種解題思路。
試題呈現(xiàn):
若點(diǎn)A在圓C:(x-1)2+(y+2)2=4上運(yùn)動(dòng),點(diǎn)B在y軸上運(yùn)動(dòng),則對(duì)定點(diǎn)P(3,2)而言,|PA+PB|的最小值為().
A. 3B. 5
C. 25-1D. 25+1
解法1:坐標(biāo)法求動(dòng)點(diǎn)軌跡
設(shè)A(x1,y1),B(0,y2),則PA+PB=(x1-6,y1+y2-4).
若設(shè)r=|PA+PB|,則由題意可得(x1-6)2+(y1+y2-4)2=r2.即,點(diǎn)A在以D(6,4-y2)為圓心,以r為半徑的圓D:(x-6)2+(y+y2-4)2=r2上.
由圓C與圓D有公共點(diǎn)A可得r+2≥|CD|=(6-1)2+(6-y2)2≥5,從而r≥3.
故,答案為A.
點(diǎn)評(píng):本法中利用坐標(biāo)法確定點(diǎn)A的軌跡方程D:(x-6)2+(y+y2-4)2=r2.
根據(jù)圓C與圓D有公共點(diǎn)A可得兩兩圓心距不大于兩半徑之和,所以有r+2≥|CD|=(6-1)2+(6-y2)2≥5,從而r≥3.
解法2:利用模的坐標(biāo)公式
設(shè)A(x1,y1),B(0,y2),則PA+PB=(x1-6,y1+y2-4).
從而,|PA+PB|=(x1-6)2+(y1+y2-4)2≥(x1-6)2=6-x1≥3.
故,答案為A.
點(diǎn)評(píng):本題方法與解法1的出發(fā)點(diǎn)相似,但該法是直接利用坐標(biāo)代入模的計(jì)算公式,根據(jù)公式特點(diǎn)確定最值,這是模的最值中常用的基本方法之一。
解法3:三角代換
由點(diǎn)A在圓C上可設(shè)A(1+2cosθ,-2+2sinθ),B(0,t),
則PA+PB=(2cosθ-5,t+2sinθ-6).
故|PA+PB|=(2cosθ-5)2+(t+2sinθ-6)2
≥(2cosθ-5)2=5-2cosθ≥3.故答案為A.
點(diǎn)評(píng):點(diǎn)A坐標(biāo)滿足圓的方程(x-1)2+(y+2)2=4故可設(shè)點(diǎn)A的坐標(biāo)為(1+2cosθ,-2+2sinθ)然后借鑒解法2中的思路,表示出|PA+PB|的三角形式,利用三角函數(shù)最值方法得解。
解法4:數(shù)形結(jié)合法
設(shè)Q為AB的中點(diǎn),則PA+PB=2PQ,過P,Q,A作y軸的垂線,垂足分別為P′,Q′,A′.
由于|PP′|≤|PQ|+|QQ′|=|PQ|+12|AA′|≤|PQ|+32,
因此|PQ|≥|PP′|-32=32,即|PA+PB|=2|PQ|≥3.
故,答案為A.
點(diǎn)評(píng):本法中借助三角形中線的性質(zhì),取AB中點(diǎn)Q,可得PA+PB=2PQ.
此題即轉(zhuǎn)化為線段|PQ|的最值問題,過點(diǎn)P作y軸線,垂足為P′,由圖可知P,Q,P′三點(diǎn)共線時(shí)取得最小值。
解法5:利用對(duì)稱點(diǎn)轉(zhuǎn)化為定直線上的點(diǎn)與圓上點(diǎn)距離的最小值問題
設(shè)B′為點(diǎn)B關(guān)于點(diǎn)P的對(duì)稱點(diǎn),則|PA+PB|=|PA-PB′|=|B′A|.
由于點(diǎn)B′在直線x=6上,點(diǎn)A在圓C:(x-1)2+(y+2)2=4上,可得|B′A|≥5-2=3.故答案為A.
點(diǎn)評(píng):取點(diǎn)B關(guān)于點(diǎn)P的對(duì)稱點(diǎn)B′,則點(diǎn)B′在定直線x=6上,
故|PA+PB|轉(zhuǎn)化為直線x=6上與圓(x-1)2+(y+2)2=4上點(diǎn)的距離最小值問題,由圖可知其最小值為圓心到直線x=6的距離減去半徑可得。
以上方法看出解決向量模的最值問題的主要思路為“數(shù)”與“形”的結(jié)合,這是體現(xiàn)模的本質(zhì)的基本思想,解題時(shí)應(yīng)用坐標(biāo)、軌跡等工具進(jìn)行合理轉(zhuǎn)化,即可求得最值。
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