張芳
[摘? ?要]解析幾何是高考數(shù)學重點考查內(nèi)容之一,解析幾何問題的本質(zhì)是直線與圓錐曲線聯(lián)立后方程組的根,而求解時往往伴隨參數(shù),不易直接求出點的坐標,且運算量大.利用方程同解,不僅將點的坐標完美避開,還繞開韋達定理,大大減少了運算量,提升了解題效率.研究解析幾何典型問題解法,可以開闊學生視野,提高學生的解題能力.
[關(guān)鍵詞]解析幾何;典型問題;解答;拓展
[中圖分類號]? ? G633.6? ? ? ? [文獻標識碼]? ? A? ? ? ? [文章編號]? ? 1674-6058(2019)05-0033-02
解析幾何是高中數(shù)學中幾何部分的重點內(nèi)容,也是高考數(shù)學重點考查內(nèi)容之一,其核心本質(zhì)就是通過坐標將幾何的問題轉(zhuǎn)化為代數(shù)問題,從而運算求解相應(yīng)的結(jié)論.高考常會考查曲線與直線交點的問題,而該問題的本質(zhì)其實就是直線與圓錐曲線聯(lián)立后方程組的根.而求解方程組的根往往會伴隨參數(shù),不易直接求出點的坐標.多數(shù)學生(特別是文科生)在遇到解析幾何問題時頭腦中的第一感覺就是運算量大,常常會出現(xiàn)“方法思路都懂,可算算就錯”的現(xiàn)象.其實在具體運算中有時也會有些小“技巧”,可以避開煩瑣的運算,減少“無效運算”.下面筆者對一類解析幾何問題進行深入探討.
一、典型例題解答分析
[例1]已知橢圓O的中心在原點,長軸在x軸上,右頂點A(2,0)到右焦點的距離與它到右準線的距離之比為[32].不過A點的動直線[y=12x+m]交橢圓O于P、Q兩點.
(1)求橢圓的標準方程;
(2)過點A、P、Q 的動圓記為圓C,動圓C過不同于A的定點,請求出該定點的坐標.
分析:本題的困惑之處主要是在第(2)問中如何求出圓方程,從而解決圓過定點問題.三個點的圓方程,往往是設(shè)一般式,通過待定系數(shù)將圓方程表示出來.可本題的P、Q兩點是直線與橢圓的交點,如若要求出此兩點坐標則必須要利用求根公式來處理,這樣會使運算非常復(fù)雜,在有限時間內(nèi)學生往往是不能完成的.
搜尋記憶,思路再探索.其實本題與2008年江蘇高考卷18題如出一轍.
2008年江蘇高考卷18題:在平面直角坐標系xOy中,設(shè)二次函數(shù)[f(x)=x2+2x+b(x∈R)]的圖像與兩個坐標軸有三個交點,經(jīng)過這三點的圓記為C.(1)求實數(shù)b的取值范圍;(2)求圓C的方程;(3)問圓C是否經(jīng)過某定點(其坐標與b無關(guān))?請證明你的結(jié)論.
該題的第(2)問同樣需要求出圓方程,由于本題x軸上的兩交點易于算出,且結(jié)構(gòu)相似,所以直接利用求根公式即可求出兩點坐標,通過待定系數(shù)也能輕松求解.
上述解題方式,雖然在求解D、E、F時運算較為復(fù)雜,但由于等式結(jié)構(gòu)類似,所以通過兩式相減,就可求出D,運算并沒有想象中那樣復(fù)雜.但是通過仔細觀察可發(fā)現(xiàn),二次函數(shù)與x軸的交點同圓C與x軸的交點完全一致,即x2+2x+b=0與x2+Dx+F= 0方程同解,這樣就可以得到D=2,F(xiàn)=b,所以圓C的方程為x2+y2+2x+Ey+b = 0,再代入D(0,b),可知E = -(b+1).同樣也可得圓C的方程為x2+y2+2x-(b+1)y+b = 0.但這樣運算量就大大降低了.那么能否通過這樣的方程同解法來解決之前的問題呢?
二、類似問題的拓展運用
三、對問題的再思考
由于在解題過程中其運算量相對較大,所以每年高考所涉及的解析幾何問題,學生想拿滿分變得很困難.而且現(xiàn)階段教師的課堂教學也往往較為功利化,解題方式也變得機械化、固定化.教師在解題教學中常常會給學生灌輸這樣的思想:解析幾何的解答題實在不會做就將直線與橢圓聯(lián)立,韋達定理寫一下,基本上該有的分就到手了.殊不知,這樣的教學使得學生思維能力不斷弱化,導致學生遇到解析幾何問題也不會動腦思考了.
解析幾何中所謂的“韋達定理”可以解決直線與圓錐曲線的交點問題,往往運算量較大.其實這樣的固定模式并不能解決所有的問題,上面設(shè)計的解題方案就可以避開韋達定理,巧妙運用方程同解來處理相應(yīng)交點的坐標,從而提高運算效率,達到事半功倍的效果,讓解題不再成為“煎熬”.
解題時不能“慌不擇路”,教師要讓學生明白,需要“先謀而后定”,急急忙忙制訂解題計劃,往往并不是好的思路,需要通過仔細地分析觀察,要做到“不發(fā)則已,一發(fā)必中”.解題的模式也不能固定,需要根據(jù)實際情況靈活改變,不能拘泥,通過問題的表面信息,抓住核心內(nèi)容,深挖問題的本質(zhì),這樣才能逐步提升學生解題的能力.在學生遇到困難,束手無策時,教師也可以給予適當?shù)奶崾?,然后讓學生繼續(xù)按照提示步驟繼續(xù)思考.當然,教師的提示也不可過度,過細、過多的提示也會讓學生產(chǎn)生依賴性.
四、反思總結(jié)
解題有四重境界:會解(有思路,有方法)、解對(遵循思路方法將問題解決)、最優(yōu)法(在若干思路中尋找最簡潔的解題方式)、學會反思歸類(總結(jié)經(jīng)驗將問題進行歸類).學習數(shù)學一定要追求最高的境界——學會反思歸類.上面所涉及的方程同解的方法,如果學生平時能夠做好積累的工作,對經(jīng)典的題型能夠做到歸類總結(jié)的話,那么遇到這類難題就能夠快速地找到解題的突破口了.
面對生疏而又復(fù)雜的問題,首先要把問題的實質(zhì)弄清楚,將一個復(fù)雜生疏的題目弄清楚,往往比做十多個普通的、熟悉的問題更有意義.數(shù)學教育的目的就是教會學生會思維,經(jīng)常解題、思考,頭腦會越來越靈活;反之,若解題不思考,頭腦容易固化、僵化.當然所謂的難題往往是將若干個小題“混搭”而成的,學生如果要能夠處理這類問題,則需要基本功訓練扎實到位,于平時的學習中注重細節(jié).如果忽視了這些細節(jié),學生要提升數(shù)學運算能力自然就有困難.
解析幾何需要運算,但是如果能夠通過一些小的“技巧”,繞開煩瑣的運算,從而提高解題效率,減少運算過程中的錯誤環(huán)節(jié),這不正是教師所期盼的么?
(責任編輯 黃桂堅)