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一类解析几何典型题的解答与拓展运用

2019-04-08张芳

中学教学参考·理科版 2019年2期
关键词:解答典型问题解析几何

张芳

[摘   要]解析几何是高考数学重点考查内容之一,解析几何问题的本质是直线与圆锥曲线联立后方程组的根,而求解时往往伴随参数,不易直接求出点的坐标,且运算量大.利用方程同解,不仅将点的坐标完美避开,还绕开韦达定理,大大减少了运算量,提升了解题效率.研究解析几何典型问题解法,可以开阔学生视野,提高学生的解题能力.

[关键词]解析几何;典型问题;解答;拓展

[中图分类号]    G633.6        [文献标识码]    A        [文章编号]    1674-6058(2019)05-0033-02

解析几何是高中数学中几何部分的重点内容,也是高考数学重点考查内容之一,其核心本质就是通过坐标将几何的问题转化为代数问题,从而运算求解相应的结论.高考常会考查曲线与直线交点的问题,而该问题的本质其实就是直线与圆锥曲线联立后方程组的根.而求解方程组的根往往会伴随参数,不易直接求出点的坐标.多数学生(特别是文科生)在遇到解析几何问题时头脑中的第一感觉就是运算量大,常常会出现“方法思路都懂,可算算就错”的现象.其实在具体运算中有时也会有些小“技巧”,可以避开烦琐的运算,减少“无效运算”.下面笔者对一类解析几何问题进行深入探讨.

一、典型例题解答分析

[例1]已知椭圆O的中心在原点,长轴在x轴上,右顶点A(2,0)到右焦点的距离与它到右准线的距离之比为[32].不过A点的动直线[y=12x+m]交椭圆O于P、Q两点.

(1)求椭圆的标准方程;

(2)过点A、P、Q 的动圆记为圆C,动圆C过不同于A的定点,请求出该定点的坐标.

分析:本题的困惑之处主要是在第(2)问中如何求出圆方程,从而解决圆过定点问题.三个点的圆方程,往往是设一般式,通过待定系数将圆方程表示出来.可本题的P、Q两点是直线与椭圆的交点,如若要求出此两点坐标则必须要利用求根公式来处理,这样会使运算非常复杂,在有限时间内学生往往是不能完成的.

搜寻记忆,思路再探索.其实本题与2008年江苏高考卷18题如出一辙.

2008年江苏高考卷18题:在平面直角坐标系xOy中,设二次函数[f(x)=x2+2x+b(x∈R)]的图像与两个坐标轴有三个交点,经过这三点的圆记为C.(1)求实数b的取值范围;(2)求圆C的方程;(3)问圆C是否经过某定点(其坐标与b无关)?请证明你的结论.

该题的第(2)问同样需要求出圆方程,由于本题x轴上的两交点易于算出,且结构相似,所以直接利用求根公式即可求出两点坐标,通过待定系数也能轻松求解.

上述解题方式,虽然在求解D、E、F时运算较为复杂,但由于等式结构类似,所以通过两式相减,就可求出D,运算并没有想象中那样复杂.但是通过仔细观察可发现,二次函数与x轴的交点同圆C与x轴的交点完全一致,即x2+2x+b=0与x2+Dx+F= 0方程同解,這样就可以得到D=2,F=b,所以圆C的方程为x2+y2+2x+Ey+b = 0,再代入D(0,b),可知E = -(b+1).同样也可得圆C的方程为x2+y2+2x-(b+1)y+b = 0.但这样运算量就大大降低了.那么能否通过这样的方程同解法来解决之前的问题呢?

二、类似问题的拓展运用

三、对问题的再思考

由于在解题过程中其运算量相对较大,所以每年高考所涉及的解析几何问题,学生想拿满分变得很困难.而且现阶段教师的课堂教学也往往较为功利化,解题方式也变得机械化、固定化.教师在解题教学中常常会给学生灌输这样的思想:解析几何的解答题实在不会做就将直线与椭圆联立,韦达定理写一下,基本上该有的分就到手了.殊不知,这样的教学使得学生思维能力不断弱化,导致学生遇到解析几何问题也不会动脑思考了.

解析几何中所谓的“韦达定理”可以解决直线与圆锥曲线的交点问题,往往运算量较大.其实这样的固定模式并不能解决所有的问题,上面设计的解题方案就可以避开韦达定理,巧妙运用方程同解来处理相应交点的坐标,从而提高运算效率,达到事半功倍的效果,让解题不再成为“煎熬”.

解题时不能“慌不择路”,教师要让学生明白,需要“先谋而后定”,急急忙忙制订解题计划,往往并不是好的思路,需要通过仔细地分析观察,要做到“不发则已,一发必中”.解题的模式也不能固定,需要根据实际情况灵活改变,不能拘泥,通过问题的表面信息,抓住核心内容,深挖问题的本质,这样才能逐步提升学生解题的能力.在学生遇到困难,束手无策时,教师也可以给予适当的提示,然后让学生继续按照提示步骤继续思考.当然,教师的提示也不可过度,过细、过多的提示也会让学生产生依赖性.

四、反思总结

解题有四重境界:会解(有思路,有方法)、解对(遵循思路方法将问题解决)、最优法(在若干思路中寻找最简洁的解题方式)、学会反思归类(总结经验将问题进行归类).学习数学一定要追求最高的境界——学会反思归类.上面所涉及的方程同解的方法,如果学生平时能够做好积累的工作,对经典的题型能够做到归类总结的话,那么遇到这类难题就能够快速地找到解题的突破口了.

面对生疏而又复杂的问题,首先要把问题的实质弄清楚,将一个复杂生疏的题目弄清楚,往往比做十多个普通的、熟悉的问题更有意义.数学教育的目的就是教会学生会思维,经常解题、思考,头脑会越来越灵活;反之,若解题不思考,头脑容易固化、僵化.当然所谓的难题往往是将若干个小题“混搭”而成的,学生如果要能够处理这类问题,则需要基本功训练扎实到位,于平时的学习中注重细节.如果忽视了这些细节,学生要提升数学运算能力自然就有困难.

解析几何需要运算,但是如果能够通过一些小的“技巧”,绕开烦琐的运算,从而提高解题效率,减少运算过程中的错误环节,这不正是教师所期盼的么?

(责任编辑 黄桂坚)

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