廣東省佛山市順德區(qū)第一中學(xué) 魏 智
解析幾何向來是高考的必考題,且分值占比較大,而且對(duì)學(xué)生基本功與素養(yǎng)的要求較高。日常教學(xué)與備考向來重視解析幾何題的反復(fù)磨煉,總結(jié)模型,積累技巧,花費(fèi)了很多時(shí)間與精力。然而事實(shí)是相當(dāng)大的一部分學(xué)生在考試中仍然拿不到理想的分?jǐn)?shù)。原因當(dāng)然是多方面的,但其中重要一條是,考試的時(shí)候?qū)W生花相對(duì)多的時(shí)間去想“怎么算”,真正計(jì)算、寫步驟的時(shí)間不夠,以至于錯(cuò)漏百出。那么怎樣才能減少想的時(shí)間,增加算與寫的時(shí)間呢?
實(shí)際上,我們可以將解析幾何題目當(dāng)作一個(gè)小故事來看,有背景交代與情節(jié)發(fā)展。有的題目背景清晰,情節(jié)簡單,而有的題目背景繁雜、情節(jié)“跌宕起伏”或“一波三折”??偨Y(jié)近年來各類高考的解析幾何解答題,不難發(fā)現(xiàn)如下特點(diǎn):(1)情節(jié)簡單的題目相對(duì)較多(約占55%),情節(jié)相對(duì)豐富的約占45%;(2)全國卷多以簡單情節(jié)為主,地方卷多以復(fù)雜情節(jié)為主。一般而言,情節(jié)簡單的,主要工作在于翻譯符號(hào)語言、圖形語言,情節(jié)豐富的,主要工作在于分析故事情節(jié),選擇運(yùn)算路徑。
圖1
分析:直線l過點(diǎn)F(1,0),很容易設(shè)出其方程?!螼MA=∠OMB,說明x軸是∠AMB的角平分線,則有直線MA與直線MB關(guān)于x軸對(duì)稱,進(jìn)而有MA與MB的傾斜角互補(bǔ),從而有MA與MB的斜率之和為零。
解析:當(dāng)直線l與x軸重合時(shí),∠OMA=∠OMB=0°。
當(dāng)直線l與x軸垂直時(shí),△AMF?△BMF,所以∠OMA=∠OMB。
當(dāng)直線l與x軸既不重合又不垂直時(shí),設(shè)其方程為
思路二:要證∠OMA=∠OMB,只需證直線MA與直線MB關(guān)于x軸對(duì)稱,只需證點(diǎn)A(x1,y1)關(guān)于x軸的對(duì)稱點(diǎn)A′(x1,-y1)在直線MB上,只需證kA′M=kBM,
思路三:要證∠OMA=∠OMB,只需證MA與MB的傾斜角互補(bǔ),即證
本題是2018年高考全國Ⅰ卷理科第19題,非常具有典型性與代表性。此題背景為方程已知的橢圓,簡單清晰;情節(jié)簡單,過焦點(diǎn)的直線l與橢圓相交。按通性通法來看,此題會(huì)走“聯(lián)立方程+消元+韋達(dá)定理”的路子。計(jì)算量的大小,關(guān)鍵在于如何翻譯∠OMA=∠OMB。由上可以看出,由角平線來翻譯最復(fù)雜,用對(duì)稱翻譯適中,用斜率來翻譯最簡潔。一般而言,情節(jié)簡明的題目,首先要做好翻譯工作,然后就是按部就班地進(jìn)行計(jì)算。當(dāng)然有的翻譯工作簡單,有的翻譯工作相對(duì)比較困難。
由于一般而言依照題目的表達(dá)方式去直接計(jì)算,往往計(jì)算量較大,抑或者題目沒有正面告訴怎么算,只是告訴要算什么。因此就需要解題者去做一個(gè)翻譯工作。所謂的翻譯就是將題目要算的東西轉(zhuǎn)換成一種恰當(dāng)?shù)南鄬?duì)簡潔的方式去計(jì)算,比如上述例題,題目只是讓證明兩個(gè)角相等,如何證明?就需要做另外的翻譯。
例2 過定點(diǎn)(6,0)的直線l與拋物線y2=4x交于P,Q兩點(diǎn).連接QF(F為拋物線的焦點(diǎn))并延長交拋物線的準(zhǔn)線于點(diǎn)R,當(dāng)直線PR與拋物線相切時(shí),求直線l的方程(見圖2)。
圖2
分析:此題背景簡單,為方程的已知的拋物線、過定點(diǎn)的直線。
但其情節(jié)較為復(fù)雜,將此小故事按情節(jié)發(fā)展解構(gòu)可有:直線l→點(diǎn)P、Q→直線QF→點(diǎn)R→直線PR。
結(jié)局是PR與拋物線相切。理清情節(jié)以后,一般可以選擇的運(yùn)算路徑有:①情節(jié)發(fā)展計(jì)算(順?biāo)悖?;②從結(jié)局倒推式計(jì)算(倒算);③從中間選擇一處作為計(jì)算的起點(diǎn)。
解析:設(shè)直線l的方程為x=my+6(m≠0),P(x1,y1),Q(x2,y2)聯(lián)立直線與拋物線可得y2-4my-24=0,于是y1+y2=4m,y1·y2=-24。
代入(*)式可得x2+x1=13,所以有x1=9,x2=4或x1=4,x2=9。
所以直線PQ的方程為2x±y-12=0。
對(duì)于情節(jié)較復(fù)雜的題,首先必須理清題目所講故事的來龍去脈,將前因后果的條理弄清楚。一般而言,可先選擇依照故事的情節(jié)來計(jì)算即順?biāo)悖ㄋ悸芬唬?;?dāng)順?biāo)惚容^復(fù)雜或難以處理時(shí),可考慮從情節(jié)的終點(diǎn)出發(fā)倒著算即倒算(思路二);能力較高的同學(xué)經(jīng)過分析亦可以從中間選擇一個(gè)節(jié)點(diǎn)開始計(jì)算(思路三)。不同的計(jì)算順序,計(jì)算細(xì)節(jié)、計(jì)算量有所不同。選擇計(jì)算順序后,不能一味地死算,需要注意計(jì)算細(xì)節(jié)的優(yōu)化,如思路一中,直線PR與拋物線相切,可以用△=0或者導(dǎo)數(shù)處理,明顯用△=0處理會(huì)非常麻煩;思路二中,點(diǎn)R在直線QF上,可以用直線方程或者三點(diǎn)共線處理,顯然三點(diǎn)共線處理更清晰;思路三中,在得出x1x2=36后,要能抓住其與前兩式的聯(lián)系,從而想到將二者相乘。
分析:本題背景簡單清晰,不過情節(jié)較為豐富,先理清題目情節(jié),如下:點(diǎn)A→直線l→點(diǎn)B,垂線MH→BF⊥FH,∠MOA≤∠MAO,結(jié)局是直線l的斜率范圍。
可以設(shè)直線l的斜率為k(k≠0),將情節(jié)整理為:點(diǎn)A→直線l→點(diǎn)B→BF⊥FH→點(diǎn)H→垂線MH→點(diǎn)M→∠MOA≤∠MAO。
解析:設(shè)直線l的方程為y=k(x-2)。
聯(lián)立直線與橢圓得(4k2+3)x2-16k2x+16k2-12=0(△>0)。
此題故事情節(jié)較為豐富,參與的幾何元素較多,各個(gè)角色的登場是有先后順序的。需要對(duì)情節(jié)進(jìn)行較為明晰的梳理,認(rèn)清內(nèi)在邏輯,才能找到恰當(dāng)?shù)挠?jì)算方法,不然盲目按照常規(guī)套路走,可能什么都算不出來。對(duì)能力較強(qiáng)的學(xué)生來說,可以很順利,對(duì)能力較弱的學(xué)生則比較困難,一般可以嘗試順序與倒序的路子。
綜上所述,對(duì)背景清晰、情節(jié)簡單的題目一定要做好翻譯工作,翻譯得當(dāng)題目才更有把握。對(duì)情節(jié)復(fù)雜的題目,先將題目的情節(jié)理清楚,一步一步看懂。先按題目的順序進(jìn)行預(yù)估,可行就落實(shí),覺得計(jì)算量大或節(jié)點(diǎn)不清,可嘗試換成倒序式的計(jì)算。當(dāng)然解析幾何題作為傳統(tǒng)的中等難度題,本質(zhì)上是綜合性的題目,是考查學(xué)生學(xué)科素養(yǎng)的重要板塊,所以要完成得漂亮需要較強(qiáng)的綜合能力,如運(yùn)算能力、數(shù)形結(jié)合能力、邏輯推理能力等。本文的研究旨在為考生提供一個(gè)處理問題的一般思維與切入點(diǎn),讓考生知道做圓錐曲線題要干什么,解題不再盲目,真正根據(jù)題目已知來解題,而不是記套路、記模式,依據(jù)經(jīng)驗(yàn)解題,從而真正在解題中培養(yǎng)與提升學(xué)科素養(yǎng)。