毋曉迪 韓道蘭
摘要:高考數(shù)學(xué)注重考查學(xué)生的解題能力以及邏輯思維推理能力,由于數(shù)學(xué)學(xué)科知識答案的固定性,學(xué)生往往會被束縛在特定的解題模式中,這樣會制約學(xué)生的解題思路,對于教師來說主要的任務(wù)是教會學(xué)生掌握解題的思想,能學(xué)以致用,觸類旁通,而不是僅僅教會學(xué)生能夠解出一道題,下面筆者就針對2016年四川卷第8題的解法進(jìn)行多角度分析,來談一談高考題一題多解之妙,挖掘其一題多解的內(nèi)在聯(lián)系。
關(guān)鍵詞:一題多解;多角度;推廣;教學(xué)啟示
一、 解法分析
設(shè)O為坐標(biāo)原點(diǎn),P是以F為焦點(diǎn)的拋物線y2=2px(p>0)上任意一點(diǎn),M是線段PF上的點(diǎn),且|PM|=2|MF|,則直線OM斜率的最大值為。
A. 33
B. 23
C. 22
D. 1
1. 基本不等式的視角
解法1:由焦點(diǎn)F(p2,0),設(shè)點(diǎn)P、M的坐標(biāo)分別為P(y202p,y0),M(x,y),現(xiàn)就y0>0來討論,由于|PM|=2|MF|,即PM=2MF,解出M(p3+y206p,y03),即kOM=y-0x-0=yx=22py0+y0p≤222=22,當(dāng)且僅當(dāng)y20=2p2時,取等號,即kOMmax=22。
2. 方程的視角
解法2:設(shè)點(diǎn)P、M的坐標(biāo)分別為P(x0,y0),M(x,y),由|PM|=2|MF|,得x=13x0+p3,y=13y0,即∴P(3x-p,3y),得到M的軌跡為:9y2=6px-2p2,將OM所在的直線方程為y=kx與M的軌跡方程聯(lián)立得:9k2x2-6px+2p2=0,由Δ=(-6p)2-4·9k2·2p2≥0,解得k的取值范圍為:-22≤k≤22,即直線OM斜率的最大值為22。
3. 函數(shù)的視角
解法3:由解法4知,當(dāng)AP與拋物線相切時斜率最大,當(dāng)然我們可以通過求導(dǎo)去解決,設(shè)P(x0,2px0),由y2=2px知y=2px,所以y′=kAP=k=p2px,即k=p2px=2px0-0x0-(-p),解得p=x0,所以直線的斜率為k=p2p2=22,即kOMmax=22。
4. 幾何的視角
解法4:根據(jù)|PM|=2|MF|,考慮到中心的性質(zhì),可以巧妙構(gòu)造一個三角形,不妨設(shè)B(p,0),使得焦點(diǎn)F為OB的中點(diǎn),此時M為ΔBOP的重心,此時設(shè)點(diǎn)P的坐標(biāo)為P(x0,y0),所以x0=y202p,由三角形重心坐標(biāo)得M(x0+p3,y03),kOM=y0x0+p=1y02p+py0≤1212=22,
當(dāng)且僅當(dāng)y20=2p2時,等號成立,即kOMmax=22。
二、 替代推廣,巧得性質(zhì)
該高考題難度適中,題目雖小,有容乃大,不難發(fā)現(xiàn)我們得到的答案是一個與解析式中參數(shù)p無關(guān)的常數(shù),一道好題的價值在于它能產(chǎn)生其他一些好題,因此我們可以大膽做出嘗試,做出假設(shè),利用好題進(jìn)行適當(dāng)變形和替換,用λ(λ>0)來替換原題中的數(shù)字2可得到如下一般形式:設(shè)O為坐標(biāo)原點(diǎn),P是以F為焦點(diǎn)的拋物線y2=2px(p>0)上任意一點(diǎn),M是線段PF上的點(diǎn),且|PM|=λ|MF|,則直線OM斜率的最大值是一個與p無關(guān)的常數(shù)。
證明:焦點(diǎn)F(p2,0),點(diǎn)P、M的坐標(biāo)分別為P(y202p,y0),M(x,y),就y0>0來討論,由于|PM|=λ|MF|,所以PM=λMF,即:(x-y022p,y-y0)=λ(p2-x,-y),解出M(λp2-y202(1+λ)p,y01+λ),∴kOM=y-0x-0=yx=2py0λp2+y20=2y0p+λpy0≤22λ=λλ,當(dāng)且僅當(dāng)y20=λp2時,等號,直線OM斜率的最大值為λλ。
得出結(jié)論:不難發(fā)現(xiàn),對該題變形后,得到的答案是一個與參數(shù)p無關(guān)的常數(shù),這個答案很特殊,只與分焦半徑的系數(shù)λ有關(guān),為此本試題就得到了一般的推廣的同時,我們可以得到一個與拋物線焦半徑有關(guān)的一個性質(zhì):O為坐標(biāo)原點(diǎn),P是以F為焦點(diǎn)的拋物線y2=2px(p>0)上任意一點(diǎn),M是線段PF上的點(diǎn),滿足PM=λMF,則直線OM斜率的最大值為1λ。
參考文獻(xiàn):
[1]司政君,鞏繼忠.一道數(shù)學(xué)高考題的多種解法[J].數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)與研究,2012(5).
[2]教育部考試中心.2016年普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試大綱的說明[M].北京:高等教育出版社,2016.
作者簡介:
毋曉迪,韓道蘭,廣西壯族自治區(qū)南寧市,廣西民族大學(xué)理學(xué)院。