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圆都去哪儿了
——不同视角下命制“隐圆”

2019-04-24江苏曾小娟张朋举

教学考试(高考数学) 2019年1期
关键词:命制动点直角坐标

江苏 曾小娟 张朋举

圆是高中数学的主干知识,在高考中占据着重要的地位.纵观近几年的江苏高考试题,可以看出,关于圆的相关问题,无论填空题或解答题,解决的方法都离不开轨迹思想,要有从运动的观点看问题的能力.因此,圆成为试题背景中常常涉及的知识点,并深受各类模考命题专家的青睐,在江苏各大市的高三模考题中屡见不鲜.以下笔者结合近几年江苏各大市高三模考题,谈谈命制试题中隐藏圆的几种不同视角.

一、利用圆的定义

中学数学的教科书中是这样定义圆的:平面内到定点的距离等于定长的轨迹叫做圆.因此,很多命题专家经常围绕圆定义中的“定点”和“定长”这两个关键词不同表征的呈现,将圆的定义隐藏在已知条件里,“万变不离其宗”的来命制试题.

例1.如果圆 (x-a)2+(y-a+2)2=1上恰有两个点到(0,1)的距离为 2,则实数a的取值范围是________.

解决现状:笔者通过批阅自己执教班级学生的解答情况,发现部分学生没能想到圆的定义,将问题转化为两圆的位置关系,而是研究两个方程x2+(y-1)2=4和(x-a)2+(y-a+2)2=1有两组解时实数a的取值范围,使运算变得复杂,虽然最终也能算出来结果,但这种运算显然没能触及问题本质.

试题命制:已知圆O:x2+y2=1,圆M:(x-a)2+(y-a+4)2=1.若圆M上存在点P,过点P作圆O的两条切线,切点为A,B,使得∠APB=60°,则实数a的取值范围为________.

二、利用直角

直径所对的圆周角是直角,这是圆周角很好的一个性质,因此,很多命题专家在命制试题时,在题目中经常隐晦地出现动点和两个定点构成“直角”来隐藏圆.

例2.在平面直角坐标系xOy中,直线l1:kx-y+2=0与直线l2:x+ky-2=0相交于点P,则当实数k变化时,点P到直线x-y-4=0的最大值为________.

试题命制:在平面直角坐标系xOy中,已知点P(-1,0),点Q(2,1),直线l:ax+by+c=0,其中a,b,c成等差数列,点P在直线l上的射影为H,则线段QH的取值范围是________.

三、利用PA=λPB(λ>0)

试题命制:在平面直角坐标系xOy中,点A(0,3),直线l:y=2x-4.设圆C的半径为1,圆心在l上. 若圆C上存在点M,使MA=2MO,求圆心C的横坐标a的取值范围.

四、利用定长弦的中点

一个定圆内长度一定的弦的中点的轨迹是一个圆,这是大家熟知的结论.因此,很多时候高考命题专家们充分利用这一结论来隐藏圆,命制试题.

五、利用

六、利用PA2+PB2=λ(λ>0)

解决现状:大部分同学对上面的“平方圆”结论陌生,且通过建立坐标系,用“坐标”将条件转化为变量间的数量关系的意识淡薄,因此,没能发现动点D的轨迹,导致题目越算越繁,计算出错;当然,也有少数同学通过建系得到了动点D的轨迹方程,然后利用三角换元也得到了正确答案.

试题命制:在平面直角坐标系xOy中,已知圆C:(x-a)2+(y-a+2)2=1,点A(0,2),若圆C上存在点M,满足MA2+MO2=10,则实数a的取值范围是________.

本题和例6相比,虽然思维容量变小了,但实质不变;只要学生了解“平方圆”,由MA2+MO2=10易得动点M的轨迹方程为圆,进而将问题转化为已知圆C和求出的动点M的轨迹圆有交点的问题,得到a∈[0,3].

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