☉安徽省固鎮(zhèn)縣第一中學(xué) 劉小樹(shù)
在學(xué)習(xí)解析幾何時(shí),我們一些學(xué)生并沒(méi)有真正理解解析幾何研究問(wèn)題的方法與思路,忽視對(duì)其本身屬性的分析,而是盲目地進(jìn)行代數(shù)運(yùn)算,認(rèn)為只要算得準(zhǔn)確、快速就一定能夠得分,甚至一些老師也片面地強(qiáng)調(diào)解析幾何運(yùn)算的重要性.尤其涉及到直線與圓錐曲線的問(wèn)題更為突出,導(dǎo)致運(yùn)算量大,越做越茫然,偏離問(wèn)題的本質(zhì).[1]本文中一位教師以一道質(zhì)檢考試題為例,從橢圓的幾何性質(zhì)出發(fā)進(jìn)行剖析,如果能夠幫助學(xué)生進(jìn)一步理解并感悟幾何的思維本質(zhì),走出處理解析幾何的誤區(qū),引起一些思維上的觸動(dòng),筆者就很欣慰了.例題 已知橢圓C:+=1(a>b>0)的右焦點(diǎn)為F(1,0),右頂點(diǎn)A且|AF|=1.
(1)求橢圓C的標(biāo)準(zhǔn)方程.
(2)若動(dòng)直線l:y=kx+m橢圓C有且只有一個(gè)交點(diǎn)P,且與直線x=4交于點(diǎn)Q,問(wèn):是否存在一個(gè)定點(diǎn)M(t,0)使得 M→P· M→Q=0?若存在,求出點(diǎn)M坐標(biāo);若不存在,說(shuō)明理由.
解析:(1)易求橢圓C的標(biāo)準(zhǔn)方程為+=1.
學(xué)生解法:一般學(xué)生會(huì)設(shè)P(x0,y0),Q(4,s),M(t,0),則+=1,(4-t,s)=0.③ 三個(gè)式子聯(lián)立起來(lái)我們的學(xué)生會(huì)認(rèn)為只要運(yùn)算好就能夠解好本題,其實(shí)本題里引入量很多,即使去聯(lián)立不知道往哪個(gè)方向去做,一頭霧水,于是就歸結(jié)為解析幾何算不出來(lái).這是一種機(jī)械的學(xué)習(xí)思維方式,完全脫離了橢圓的基本幾何性質(zhì).
答案就在問(wèn)題當(dāng)中,細(xì)心的會(huì)發(fā)現(xiàn)題中x=4是橢圓的右準(zhǔn)線,右焦點(diǎn)F(1,0),我們一方面在注意題中直線與橢圓相切及橢圓的準(zhǔn)線,另一方面思考定點(diǎn)有沒(méi)有可能是橢圓的焦點(diǎn)?
筆者下課建議這位教師從以下幾個(gè)方面入手分析:
1.由特殊到一般.由于橢圓是確定的,而變化的是直線,直線相對(duì)橢圓位置又是確定的(相切),只不過(guò)直線由參數(shù)k,m確定,綜合考慮k,m可以轉(zhuǎn)化為一個(gè)變量.無(wú)論怎么變化,若滿足=0,則可能M(t,0)是確定的點(diǎn),因此問(wèn)題轉(zhuǎn)化為對(duì)于任意的k,m=0,就是恒成立問(wèn)題,為了確定是否為一個(gè)定點(diǎn),不妨取直線l:y=kx+m,為兩條特殊直線觀察是否為定點(diǎn),如y=,x-2y+4=0(.根據(jù)橢圓的切線,若切點(diǎn)為(x,y),切線為
00=1)若為定點(diǎn),再次證明結(jié)論.
2.橢圓的幾何性質(zhì)決定了直線與橢圓的關(guān)系類似于直線與圓的位置關(guān)系,圓的重要幾何性質(zhì)是圓心與半徑,而橢圓呢?除了長(zhǎng)短軸類比于圓的半徑外,焦點(diǎn)類比于圓的圓心.很多的問(wèn)題都和它們息息相關(guān).那定點(diǎn)會(huì)不會(huì)是焦點(diǎn)呢?為了提高解題效率,使用相關(guān)的點(diǎn)法的思想,把=1,y=kx+m聯(lián)立Δ=0解得P點(diǎn)坐標(biāo)為易得Q(4,4k+m),代入=0整理得到m(t2-4t+3)+4k(t-1)=0.由k,m的任意性知即t=1.從而得到定點(diǎn)M(1,0),恰好為橢圓的焦點(diǎn).
3.這位教師的講解到此為止,筆者總感覺(jué)缺點(diǎn)什么或者說(shuō)意猶未盡.如果對(duì)于本題淺嘗輒止,就錯(cuò)失挖掘數(shù)學(xué)的內(nèi)在價(jià)值和意義,那么就沒(méi)有抓住問(wèn)題的實(shí)質(zhì).由思路2不難發(fā)現(xiàn)直線在變化過(guò)程中有不變量的就是0,而x=4為橢圓的右準(zhǔn)線,定點(diǎn)恰好為焦點(diǎn).這是個(gè)例嗎?提出對(duì)于一般的橢圓C:+=1(a>b>0),是否也有=0,定點(diǎn)恰好為焦點(diǎn)?先猜后證,證明如=0,整理得m(b2c-a2t+ct2)+k(a2b2-a4+a2ct)=0.
由k,m的任意性知們就得到這個(gè)問(wèn)題的一般性結(jié)論.居高臨下,一窺這個(gè)命題的全貌.
這位教師又在另一個(gè)班級(jí)評(píng)講,效果很好.
圓錐曲線定性,定量性命題很多都有一般性的結(jié)論,對(duì)幾何對(duì)象的特征解析越透徹,代數(shù)運(yùn)算越簡(jiǎn)單,結(jié)論就越明朗.事實(shí)上,雙曲線、拋物線都有類似的結(jié)論,有興趣的讀者可以嘗試一下,從而更深刻認(rèn)識(shí)到圓錐曲線的共性,對(duì)進(jìn)一步研究解析幾何大有裨益.如果我們教師在教學(xué)過(guò)程中不僅善于對(duì)特殊命題能夠推導(dǎo),而且要能夠看到一般性的結(jié)論,那么做到舉一反三,真正教會(huì)學(xué)生們學(xué)會(huì)思考,我們的高中數(shù)學(xué)教學(xué)就是有生命的.中國(guó)數(shù)學(xué)教育學(xué)會(huì)理事章建躍博士曾說(shuō)過(guò):“課堂教學(xué)中,如果我們的教學(xué)不能夠打動(dòng)學(xué)生,學(xué)生對(duì)我們的講解無(wú)動(dòng)于衷,那么他們就不可能有心領(lǐng)神會(huì)的心靈共鳴,我們講得再精彩也只能是無(wú)功而返.”[2]僅靠就題論題、就題講題,學(xué)生很難做到舉一反三.數(shù)學(xué)教學(xué)的最終目的,并不是讓學(xué)生記住多少知識(shí),而重要的是能夠使他們領(lǐng)悟到學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的思想方法及人生哲理,如果數(shù)學(xué)教學(xué)始終以發(fā)現(xiàn)、解決、再發(fā)現(xiàn)、再解決,牽動(dòng)學(xué)生的思維,使他們親歷問(wèn)題探究過(guò)程,深刻領(lǐng)悟科學(xué)的研究方法,在掌握知識(shí)的同時(shí)質(zhì)疑,批判、探究、反思、創(chuàng)新,從而獲得知識(shí)的力量,感受知識(shí)發(fā)展的迂回曲折,有利于批判性思維的培養(yǎng),進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)熱情.
面對(duì)高考全國(guó)卷,題型靈活多變,加上解析幾何本身所具有的研究難度,我們的教師如果不能在平時(shí)教學(xué)中全面地把握好研究圓錐曲線的特點(diǎn),看透命題者的意圖,并不斷滲透在日常的教學(xué)中,而讓學(xué)生們高考中取得優(yōu)異的成績(jī),那么還將會(huì)有很長(zhǎng)的路要走.筆者希望廣大教師直面教學(xué)中的問(wèn)題,因?yàn)橹挥姓嫜芯坎艜?huì)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的本質(zhì).
1.楊冬香.走出解析幾何學(xué)習(xí)的誤區(qū)[J].中小學(xué)數(shù)學(xué)教學(xué)參考,2015(5上旬).
2.章建躍.關(guān)注學(xué)生的感受最重要[J].中小學(xué)數(shù)學(xué)(高中版),2009(5).J