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一次现场命题比赛的全记录

2019-04-18浙江省金华市第六中学邮编321000

中学数学教学 2019年2期
关键词:定值斜率定点

浙江省金华市第六中学 (邮编:321000)

为了加强新高考背景下数学复习的信息交流,增进数学复习的经验共享,增强复习的针对性和实效性,提升教师的命题能力,浙江省金华市教研室决定于11月27日13:30-16:30在浙师大附中举办金华市首届高中数学现场命题比赛.由举办方提供命题背景和命题方向,以校为单位(每单位三名高三教师)组队报名参加,比赛自带电脑,可带资料,但比赛时不允许上网.笔者有幸参加了此次现场命题比赛,并荣获金华市一等奖.经过抽签,得到如下命题材料.

解析几何现场命题试题

要求请你改变“A、B是椭圆长轴上的两个顶点”状态为“某种符合条件的两点”,命制一道具有浙江特色的高考题,并做简要解答. 现将本次现场命题比赛活动记录如下,供同行批评指正.

1 背景解读

图1

借助几何画板对满足上述条件的问题进行了演示,立马就可以测算出数值,如图1所示,图形变化过程中数量关系的变化(哪怕是微小的变化)也可以直观地显示出来. 笔者欣喜地发现,在连续改变交点P坐标数值时,不影响结论成立. 其实这是一个与圆锥曲线极点和极线有关的一个统一等差定理[1].

图2

定理3 点A、B、D、P是抛物线C:y2=2px(p>0)上四点,直线AB、DP交x轴于点N,直线AD交BP于点M,设AD、BP、MN的斜率为k1、k2、k3,则k1+k2=2k3.

2 题源追溯

图3

(1)求椭圆C的方程;

(2)AB是经过右焦点F的任一弦(不经过点P),设直线AB与直线l相交于点M,记PA、PB、PM的斜率分别为k1、k2、k3.问:是否存在常数λ,使得k1+k2=λk3?若存在,求λ的值;若不存在,说明理由.

题源2 (2013年高考江西卷文科20题)

图4

(1)求椭圆C的方程;

(2)如图4所示,A、B、D是椭圆C的顶点,P是椭圆C上除顶点外的任意点,直线DP交x轴于点N,直线AD交BP于点M,设BP的斜率为k,MN的斜率为m,证明:2m-k为定值.

每年的高考试题似乎都出乎意料,却又在情理之中.2013年高考江西文理卷中的解析几何解答题更是堪称经典,赏析之余,无不佩服命题者的深厚功底和良苦用心.对这些题进行深入研究,并对其进行改编是命制高考模拟试题的常用着力点.

3 命题历程

3.1 立意与选材

立意是确定试题的编写意图,明确考查目的(考查哪几种能力?哪种能力为主?哪种能力为兼顾?考查哪个学科分支?考查哪部分内容?等等),立意是核心,选材应服务于立意.根据抽签材料上的要求,笔者拟命制一道圆锥曲线的综合试题,着重考查直线方程、直线斜率及直线与圆锥曲线相交等知识,旨在考查学生的逻辑推理、直观想象、数学运算等核心素养.

3.2 联系与搭架

波利亚说:“类比是伟大的引路人.” 圆与椭圆、双曲线、抛物线 “同宗同源”,那么圆是否具有上述类似结论成立?同时受到题源2定值问题的启示,特初拟了如下试题.

命题1 已知圆O:x2+y2=1与x轴交于A、B两点,与y轴交于点C,M是圆O上任意一点(除去圆O与两坐标轴的交点).直线AM与BC交于点P,直线CM与x轴交于点N,设直线PM、PN的斜率分别为m、n,求证:m-2n为定值.

为了减少运算的盲目性,借助几何画板对满足上述信息的问题进行了演示,发现m-2n始终为定值1,从而确保了命题的正确性.定值问题求解方法通常有两种:一是特殊值求法,即将问题条件特殊化,再证明所特殊化后的定值与变量无关;二是直接推理、计算,将要求的定值表示为某个变量的函数关系,再化简这个关系消去变量,从而得到定值.本题设点为参数或设斜率为参数均可顺利求解,有兴趣的读者可试一试.同时,设计试题框架时应注意主干硬朗,层次分明,从而形成坯胎.试题坯胎要具有一定的弹性和伸缩性,即题设条件便于增加或减少,提问角度可提供调换,试题难度容易调节,方便加工与调整.

3.3 加工与调整

2017年浙江高考数学试卷,打破了高考中文科生和理科生的固定思维模式,开启了文理合卷的新篇章.解析几何解答题作为浙江新高考次压轴题,应充分考查学生的思维品质与学习潜能,彰显对数学核心素养的考查要求.由命题1的解答过程来看,此题中的圆锥曲线以圆为载体,则略显平和,缺乏必要梯度.同时受题源1、2定值问题的启发,在随后的多地高考模拟卷中出现了类似问题,新颖性不够.而一道优质的试题往往是命题者研究成果的结晶,在同一个背景下,交换部分条件和结论,便可生成一道新题.笔者结合对相关题目的研究[2],可得到以下试题.

试题的加工和调整,首先确保试题的科学性和适纲性,其次是精心调节难度.难度调节必须以整卷的难度分布为依据,常用的调节方法有:改变提问方式,将结论隐藏变为探索式可以提高难度,增设中间问可降低难度;改变题设条件,条件隐蔽化或明朗化,直接化或间接化、具体化或抽象化均可调节难度;改变综合程度,增减知识点的组合,调整解题方法的结构,变换知识和方法的综合广度与深度.

3.4 复核与定稿

随着新课改的深入进行,探究存在性问题越来越受到命题者的青睐,更是高考试卷中的常客.而解析几何中的探究存在性问题主要考查学生探索解题途径,解决非传统完备问题的能力,将数学知识有机结合并赋予新的情境创设而成的,要求考生自己观察、分析、创造性地运用所学知识和方法解决问题.凸显这一特性,命题2略显不足,基于此,笔者作了微调,获得了下述试题.

(1)求椭圆C的标准方程;

(2)若直线PA、PM、PB的斜率存在且成等差数列,试问直线AB是否过定点?若过定点,请求出定点坐标;若不过定点,请说明理由.

由韦达定理得

当x=4时,则y=4k+m,所以点M的坐标为(4,4k+m).

于是kPA+kPB

由直线PA、PM、PB的斜率成等差数列,得

由于l不经过点P,则k+m-y0≠0,故

化简得(m+k)(m+4k)=0.

当m=-k时,则直线AB的方程为y=kx-k,必过定点(1,0);

当m=-4k时,则直线AB的方程为y=kx-4k,必过定点(4,0).

综上,直线AB必过定点(1,0)或(4,0).

复核工作通常需要两人以上进行,才能防止先入为主,重新细写答案,尽可能把各种可能的解答都写出来进行比较,以保证达到考查目的.往往有可能发现更简洁的解法,可能出现其考查的有效性与预先的设计意图大相径庭,如出现这种情况有时会前功尽弃,推倒重来.复核的另一项工作就是文字功夫,对试题的字词句及数学符号都要一一推敲,连标点符号也不能放过.对每一个细节都得顾及,包括试题的陈述和答案的编写,都在这一步完成.

4 点滴感悟

命题很难无中生有,教师需要解题经验的积累,需要命题素材的挖掘,需要理念素养的熏陶,需要命题技术的提升.一道试题的成型往往意味着时间的投入和精力的付出,同时得到经验的积累和能力的提升.只要我们能做一个有心人,勤奋钻研,点滴积累,就会在专业上得到很大提高.

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