(單縣第一中學(xué),山東 單縣 274300)
●李 榮
(貴州師范大學(xué)數(shù)學(xué)科學(xué)學(xué)院,貴州 貴陽 550025)
●李明星
(南明甲秀高級中學(xué),貴州 貴陽 550002)
圓錐曲線是溝通代數(shù)和幾何的重要橋梁,數(shù)形結(jié)合是解決數(shù)學(xué)問題的一個重要的數(shù)學(xué)基本思想方法.學(xué)生通過圖形去初步認(rèn)識,進(jìn)而運(yùn)用代數(shù)去深加工,最后應(yīng)用代數(shù)和幾何去解決問題,有助于培養(yǎng)學(xué)生的空間想象能力、邏輯推理能力、數(shù)學(xué)運(yùn)算能力.圓錐曲線類題目作為數(shù)學(xué)高考必考題,通過題目的設(shè)置去測評學(xué)生的各項(xiàng)能力,在突出選拔功能的同時,更突出對學(xué)生能力的評價.本文以2019年全國數(shù)學(xué)高考卷Ⅲ理科第21題第1)小題為例,對題目進(jìn)行解決并嘗試推廣.
1)證明:直線AB過定點(diǎn);
2)略.
(2019年全國數(shù)學(xué)高考卷Ⅲ理科試題第21題)
整理得
2tx1-2y1+1=0.
設(shè)B(x2,y2),同理可得
2tx2-2y2+1=0,
整理得
x2-2kx-2m=0,
且
Δ=4k2-4(-2m)>0,
消去x0,得
y0=-m.
評注解法1和解法2分別從兩個角度入手,解法2首先設(shè)直線AB方程為y=kx+m,將直線方程與曲線方程聯(lián)立可得x1+x2和x1x2的值,為后面直線AD和直線BD解析式的聯(lián)立、消去x0得出y0的值奠定基礎(chǔ).而解法1直接從曲線的切線和斜率切入,根據(jù)解析式得到切線斜率,通過斜率的性質(zhì)求出直線AD和直線BD的解析式,進(jìn)而求得直線AB的解析式,問題便迎刃而解.解法2相比于解法1而言,解題路徑更為簡潔、直接,將通過求導(dǎo)得到切線的斜率作為主線,充分進(jìn)行了知識之間的融通,促進(jìn)知識的遷移,提升了學(xué)生的思維和問題解決的能力.
綜上所述,本題第1)小題中所要證明的是直線AB過定點(diǎn),點(diǎn)D所在的直線恰為曲線的準(zhǔn)線.由解法1可知利用導(dǎo)數(shù)求切線斜率是證明AB過定點(diǎn)的關(guān)鍵所在.在高中的知識框架中,圓錐曲線的性質(zhì)和知識結(jié)構(gòu)較為廣泛和特殊,根據(jù)解法1可以得到如下推廣:
于是
即
從而
同理可得直線DB的方程為
從而直線AB的方程為
從而
同理可得直線DB的方程為
故直線AB的方程為
高考試題凝聚命題人的心血和時代的理念,每一個試題都經(jīng)過出題者的反復(fù)考量與打磨.解析幾何中主要蘊(yùn)含的數(shù)學(xué)思想是借助平面直角坐標(biāo)系,用代數(shù)的方法來研究幾何問題,這就體現(xiàn)了解析幾何的代數(shù)性質(zhì)和幾何性質(zhì)的雙重性質(zhì)[1].圓錐曲線類題目作為數(shù)學(xué)高考主觀題的主角之一,題目設(shè)置的復(fù)雜性和難度不言而喻,在解題的過程中學(xué)生必須高效率地分析題目,提取題目中給出的有效信息,并對相關(guān)信息進(jìn)行整合和處理.圖形的構(gòu)建是首位的,基于題目條件畫出圖形給予直觀上的表現(xiàn),學(xué)生根據(jù)經(jīng)驗(yàn)知識對圖形的特點(diǎn)進(jìn)行回憶,將所學(xué)知識與題目結(jié)合,促成問題解決.
問題解決過程中“第一,努力在已知和未知之間找出直接的聯(lián)系;第二,如果找不出直接的聯(lián)系,就對原來的問題做出某些必要的變更或修改,引進(jìn)輔助問題”[2].本題要證明直線AB過定點(diǎn),必須明確所需要解決問題的最終條件,即直線AB的方程,要得到直線AB的方程還需明確直線DA和直線DB的方程以及兩直線與直線AB的關(guān)系.通過求導(dǎo)和斜率公式去證明直線AB過定點(diǎn),得出以下啟示:在雙曲線和橢圓中,如果也滿足在拋物線中的條件,則直線AB過定點(diǎn).故將該啟示拓展到雙曲線和橢圓中并證明,以期為學(xué)生和教師提供解決類似圓錐曲線問題的途徑和方法.