戴天竹
(江蘇省蘇州實(shí)驗(yàn)中學(xué),江蘇 蘇州)
核心素養(yǎng)是知識(shí)、能力、態(tài)度或價(jià)值觀等方面的全面體現(xiàn),它深深地影響著一個(gè)人的全面發(fā)展,高中數(shù)學(xué)教學(xué)中要努力發(fā)展學(xué)生的數(shù)學(xué)核心素養(yǎng):數(shù)學(xué)抽象、邏輯推理、數(shù)學(xué)建模、數(shù)學(xué)運(yùn)算、直觀想象、數(shù)學(xué)分析等能力。
高三復(fù)習(xí)課是對(duì)高中知識(shí)的提煉,是知識(shí)升華的一個(gè)過(guò)程,為高考服務(wù),那如何有效提高課堂效率,如何引領(lǐng)學(xué)生形成核心素養(yǎng),這一直是我們一線教師思考的問(wèn)題。
本文以《隱軌跡問(wèn)題》為例,談?wù)劚救藢?duì)培養(yǎng)學(xué)生核心素養(yǎng)方面的一點(diǎn)想法。
1.已知圓 O:x2+y2=1,若直線上總存在點(diǎn)P,使得過(guò)點(diǎn)P的圓O的兩條切線互相垂直,則實(shí)數(shù)k的最小值為_(kāi)___.
2.已知 A、B 是圓 C1:x2+y2=1 上的動(dòng)點(diǎn)P是圓 C2:(x-3)2+(y-4)2=1 上的動(dòng)點(diǎn),則的取值范圍是_______.
3.已知點(diǎn) A(-2,0),B(4,0),圓 C:(x+4)2+(y+b)2=16,點(diǎn)P是圓C上任意一點(diǎn),若為定值,則b=________.
評(píng)析:題1和題2中利用圓的切線、圓中弦、圓的直徑構(gòu)造直角三角形便于問(wèn)題的解決,通過(guò)這兩題讓學(xué)生能喚醒圓的相關(guān)知識(shí),能總結(jié)到圓相關(guān)問(wèn)題的解決,學(xué)會(huì)從圓的性質(zhì)考慮解決策略。題3是阿波羅尼斯圓知識(shí)的簡(jiǎn)單運(yùn)用,此題的設(shè)計(jì)能讓學(xué)生喚醒阿波羅尼斯圓知識(shí)以及利用方程求軌跡的方法,從而為本節(jié)課打好知識(shí)儲(chǔ)備,以更好地提高學(xué)生的核心素養(yǎng)。
例1.已知圓O:x2+y2=5,A,B為圓O上的兩個(gè)動(dòng)點(diǎn),且AB=2,M 為弦AB的中點(diǎn)a+2).當(dāng)A、B在圓O上運(yùn)動(dòng)時(shí),始終有∠CMD為銳角,則實(shí)數(shù)a的取值范圍為_(kāi)_________.
生:由M為弦AB的中點(diǎn),可構(gòu)造直角△OMA,故OM=2,所以當(dāng)A,B在圓O上運(yùn)動(dòng)時(shí),點(diǎn)M的軌跡為圓x2+y2=4,又由∠CMD為銳角,知點(diǎn)M在以CD直徑的圓外,所以圓x2+y2=4與以CD為直徑的圓(y-a-1)2=1 外離,所以 8+(a+1)2>9,所以 a<-2 或 a>0.
師:這邊我們用到了哪些知識(shí)點(diǎn)?
生:圓中弦構(gòu)造直角三角形,圓外的點(diǎn)對(duì)直徑的張角為銳角。
師:也就是說(shuō)對(duì)兩定點(diǎn)張角為銳角的點(diǎn)在以此兩點(diǎn)為直徑的圓外,類似地,我們還能得到?
生:對(duì)兩定點(diǎn)張角為直角的點(diǎn)是以此兩點(diǎn)為直徑的圓,對(duì)兩定點(diǎn)張角為銳角的點(diǎn)在以此兩點(diǎn)為直徑的圓內(nèi).
變式:在平面直角坐標(biāo)系xOy中,已知點(diǎn)P(-1,0),點(diǎn) Q(2,1),直線 l:ax+by+c=0 其中 a,b,c 成等差數(shù)列,點(diǎn)P在直線l上的射影為H,則線段QH的取值范圍是__________.
生:由 a,b,c成等差數(shù)列,知直線 l過(guò)點(diǎn) M(1,-2),又因?yàn)辄c(diǎn)P在直線l上的射影為H.所以點(diǎn)H的軌跡是以PM為直徑的圓x2+(y+1)2=8,所以線段QH的取值范圍是[
評(píng)析:此兩小題以多種形式體現(xiàn)對(duì)兩定點(diǎn)張角為直角的點(diǎn)是以此兩點(diǎn)為直徑的圓這一知識(shí)點(diǎn),讓學(xué)生深刻地理解此知識(shí)點(diǎn),并能升起挖掘隱含條件的強(qiáng)烈愿望,引導(dǎo)學(xué)生提煉問(wèn)題的能力。
例 2.已知點(diǎn) A(2,3),點(diǎn) B(6,-3),點(diǎn) P 在直線 3x-4y+3=0 上,若滿足等式A—→P·B—→P+2λ=0 的點(diǎn) P 有兩個(gè),則實(shí)數(shù)λ的取值范圍是__________.
生:設(shè)點(diǎn) P(x,y),因?yàn)锳—→P·B—→P+2λ=0,
所以(x-2)(x-6)+(y-3)(y+3)+2λ=0,即(x-4)2+y2=15-2λ,又因?yàn)辄c(diǎn)P有兩個(gè),所以以上方程是圓,且與直線 3x-4y+3=0相交,所以所以 λ<2。
師:我們注意到這里也有個(gè)圓,形成的方式和例1中不同,它是怎么形成的?
生:由向量點(diǎn)乘得到的。
師:能不能更準(zhǔn)確點(diǎn),把相關(guān)元素都一般化?
生:一個(gè)動(dòng)點(diǎn),兩個(gè)定點(diǎn)之間有某種向量點(diǎn)乘關(guān)系可能得到動(dòng)點(diǎn)軌跡可能是圓。
變式:在平面直角坐標(biāo)系xOy中,已知圓C:(x+1)2+y2=2,點(diǎn) A(2,0),若圓 C 上存在點(diǎn) M,滿足 MA2+MO2≤10,則點(diǎn)M的縱坐標(biāo)的取值范圍是____.
生:設(shè)點(diǎn) M(x,y),因?yàn)?MA2+MO2≤10,
所以(x-2)2+y2+x2+y2≤10,即圓面(x-1)2+y2≤4,
又點(diǎn)M在圓C上以及圓(x-1)2+y2=4與圓C的交點(diǎn)為(所以點(diǎn)M的縱坐標(biāo)的取值范圍是
評(píng)析:此兩小題都是通過(guò)設(shè)點(diǎn)求軌跡的方法得到動(dòng)點(diǎn)的軌跡方程。此處讓學(xué)生去尋找此類問(wèn)題的共同點(diǎn):都是有兩定點(diǎn)和一動(dòng)點(diǎn),進(jìn)而由它們間的關(guān)系式得到動(dòng)點(diǎn)的軌跡。通過(guò)對(duì)問(wèn)題的總結(jié),尋找共同點(diǎn),提高學(xué)生總結(jié)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力,進(jìn)一步提升學(xué)生的素養(yǎng)。
例3.在平面直角坐標(biāo)系中xOy,已知圓C:x2+y2=5,過(guò)作點(diǎn)A(1,0)作兩互相垂直的直線分別交圓C于點(diǎn)E,F(xiàn),G,H,則 EG 的最小值為 __________.
解析:本題可取EG中點(diǎn)B,根據(jù)圓中弦構(gòu)造直角三角形,同時(shí)將兩動(dòng)點(diǎn)間的距離EG轉(zhuǎn)化為AB,可得到動(dòng)點(diǎn)B與定點(diǎn)O、A之間的關(guān)系,進(jìn)而得到B點(diǎn)軌跡,再求出EG最小值。
方法二:利用圓中弦構(gòu)造直角三角形,如圖,延長(zhǎng)PA交圓M于點(diǎn)P′,設(shè)O到PP′的距離為 d1,則(類似構(gòu)造我們也可得到再由下同法一??稍O(shè) B(x,y)得所以AB的最小值為則EG的最小值為2.
變式:已知圓 M:x2+y2=4,圓 N:x2+y2=16,點(diǎn) A(1,0),動(dòng)點(diǎn)P,Q分別在圓M、N上,且AP⊥AQ,則PQ的取值范圍為_(kāi)________.
解析:方法一:將AP、AQ作為鄰邊作矩形PAQT(則有xT=xP+xQ-1,yT=yP+yQ),將求兩動(dòng)點(diǎn)間距離PQ轉(zhuǎn)化為求一動(dòng)一定兩點(diǎn)間距離AT,
評(píng)析:此兩小題體現(xiàn)化歸思想,將多動(dòng)點(diǎn)問(wèn)題轉(zhuǎn)化為一動(dòng)點(diǎn)問(wèn)題,進(jìn)而用軌跡方程方法或圓中直角三角形等幾何法來(lái)求出此動(dòng)點(diǎn)軌跡,進(jìn)一步培養(yǎng)了學(xué)生邏輯推理、數(shù)學(xué)分析等核心素養(yǎng),提升了學(xué)生解決問(wèn)題的能力。
本文就高三復(fù)習(xí)課如何提高課堂效率、如何培養(yǎng)學(xué)生的數(shù)學(xué)核心素養(yǎng)進(jìn)行了一些簡(jiǎn)單的嘗試,今后還將進(jìn)一步開(kāi)發(fā),將高三復(fù)習(xí)課打造成我們提高業(yè)務(wù)素養(yǎng)的又一基地。