湖南省長沙市雷鋒學(xué)校 (410217) 鄧捷敏 童繼稀

本文通過對2023年新高考Ⅱ卷中的第21題,即解析幾何大題的分析,將試題結(jié)論推廣到一般情形,并類比、歸納與推理,將結(jié)論拓展到橢圓與圓中,從而得到有心圓錐曲線的一組統(tǒng)一性質(zhì).

一、試題呈現(xiàn)與反思

本題根據(jù)解析幾何研究的兩個基本問題來進(jìn)行設(shè)計,即第(1)問是根據(jù)條件求曲線方程,第(2)問是根據(jù)曲線方程來研究性質(zhì).有趣的是兩條直線的交點P在垂直于x軸的定直線上,從而引發(fā)我們產(chǎn)生以下疑問:

問題1 為什么題意中強(qiáng)調(diào)直線MN與雙曲線相交于左支呢?如果相交于兩支,點P是否還在定直線上?

問題2 直線MN可否過雙曲線焦點所在軸上的任意一定點?

問題3 試題中的結(jié)論在一般的雙曲線中是否也成立?該結(jié)論的逆命題是否成立?

問題4在其他圓錐曲線中是否也有類似結(jié)論?

以下對這4個疑問進(jìn)行綜合探究.

二、結(jié)論推廣與拓展

將問題1、問題2與問題3放在一起考慮,經(jīng)探究,可得如下結(jié)論:

當(dāng)雙曲線焦點和點D在y軸上時,有相同結(jié)論如下:

若將性質(zhì)1的條件與結(jié)論互換,即逆命題也成立.

根據(jù)圖形的對稱性,若直線MN過定點,則定點必在x軸上.令方程①中的y=0,則

將性質(zhì)1類比到焦點在x軸上的橢圓中時,可得如下3個類似的結(jié)論:

當(dāng)橢圓焦點和點D在y軸上時,有相同結(jié)論如下:

令性質(zhì)3中的a=b,從而得到圓中的一個類似結(jié)論:

以上性質(zhì)的證明與性質(zhì)1、性質(zhì)2類似,讀者可自行證明.

三、結(jié)語

本文在類比、歸納與推理的研究過程中,對圓錐曲線的性質(zhì)進(jìn)行推廣與拓展,得到了一般性的結(jié)論.類比、歸納與推理是研究數(shù)學(xué)問題的常見方法,結(jié)論推廣其實就是類比和歸納的過程,也是數(shù)學(xué)抽象素養(yǎng)的落實過程.《普通高中數(shù)學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)(2017版2020年修訂)》指出,“數(shù)學(xué)抽象素養(yǎng)的育人價值在于通過高中數(shù)學(xué)課程的學(xué)習(xí),學(xué)生能在情境中抽象出數(shù)學(xué)概念、命題、方法和體系,積累從具體到抽象的活動經(jīng)驗”[1].如果能把這種活動經(jīng)驗運(yùn)用在高考復(fù)習(xí)備考中,讓學(xué)生體驗和經(jīng)歷已知數(shù)學(xué)命題的推廣過程,那么學(xué)生就能夠在新的情境中選擇和運(yùn)用數(shù)學(xué)方法解決問題,自然也就能達(dá)到提升高考復(fù)習(xí)備考效果的目的.