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例谈高中数学有效课堂一道解析几何题的多种解法

2018-06-28周林

考试周刊 2018年58期
关键词:解析几何有效课堂椭圆

摘要:高中数学课堂如何通过有限的授课时间激发学生学习的积极性,培养学生的数学素养,是高中数学课堂是否高效的一个重要标志,笔者通过一道解析几何题的解法探究,充分挖掘了题目的各种解法,使得学生对椭圆的认识有了进一步地加深。

关键词:高中数学;有效课堂;解析几何;椭圆

问题的提出:已知椭圆x24+y23=1,F为左焦点,A,B,C为右、下、上定点,设M是BC上一点,射线MF交椭圆于点N,NF=λFM,求FM的取值范围。

法一:设出M点坐标,利用向量式的等量关系,结合N点在椭圆上求解

设M(0,b),则FM=(1,b),

NF=λFM=(λ,λb),N(-1-λ,-bλ)

∵N在椭圆上,

∴(-1-λ)24+(-bλ)23=1

3(1+λ)2+4b2λ2-12=0

3+6λ+3λ2+4b2λ2-12=0

4b2λ2=-3λ2-6λ+9

b2=-3λ2-6λ+94λ2,b∈[-3,3]

b2∈[0,3],则-3λ2-6λ+94λ2∈[0,3]

∴λ∈35,1

法二:设直线MN的斜率为k,结合k的范围求解

△NFD∽△MFO,

∴DFFO=|-1-xN|1

由题意,直线MF的斜率一定存在,设为k,所以直线的方程为y=k(x+1)

由y=k(x+1)x24+y23=1得(4k2+3)x2+8k2x+4k2-12=0

x=-8k2±12k2+14k2+3(取负)

∴xN=-8k2-12k2+14k2+3

λ=NFFM=|-1-xN|=6k2+1-34k2+3

又k∈[-3,3]

令t=6k2+1-3∈[3,9]

∴λ=9tt2+6t=9t+6∈35,1

法三:综合解法一和解法二,该种解法变量较多

设M(0,b),则kMA=b1=b

则lMN:y=b(x+1),设N(m,b(m+1))

代入椭圆可得m24+b2(m+1)23=1

整理可得:

3m2+4b2(m2+2m+1)=12

∴b2=12-3m24(m+12)

λ2=NF2FM2=(m+1)2+b2(m+1)2b2+1=(b2+1)(m+1)2b2+1=(m+1)2

又由y=3(x+1)x24+y23=1得x=0或x=-85

∴m∈-2,-85,λ2∈925,1

∵NF,FM方向相同,∴λ>0

∴λ∈35,1

法四:利用橢圆的第二定义解题

设点N到直线l的距离为d,

设∠MFO=θ,

SF=-c--a2c=a2c-c=3,θ∈-π3,π3

DF=NF·cosθ

d=SF-DF=3-NF·cosθ(1)

将e=NFd代入(1)式,得到

NFe=3-NF·cosθ

∴2NF=3-NF·cosθ

NF=32+cosθ

FM=FOcosθ=1cosθ

λ=|NF||FM|=32+cosθ1cosθ=32cosθ+1

∵θ∈-π3,π3,cosθ∈12,1

∴λ∈35,1

作者简介:

周林,江苏省高邮市,高邮市第二中学。

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