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万变不离其宗,寻求“不动点”

2019-07-15倪盼

科教导刊·电子版 2019年13期
关键词:数学运算圆锥曲线逻辑推理

倪盼

摘 要 定值定点问题是圆锥曲线重点考察问题之一,亦是学生容易出错的难点问题。本文通过总结定值定点常考的四种类型:设而不求,找点取证,从猜想到证明,从推理到消元,帮助学生理清其思路,解决定点和定值问题,增强数学运算、逻辑推理等思维能力。

关键词 圆锥曲线 定值定点 数学运算 逻辑推理 思维能力

中图分类号:G633文献标识码:A

0引言

在高考圆锥曲线问题中,定值定点问题是老生常谈的话题。这类问题既考查学生的数学运算,又考查学生的逻辑推理能力,归纳梳理这类问题的思想和方法,有助于培养学生的数学运算和逻辑推理这两个数学核心素养,体现新课标对高中数学的重视程度,圆锥曲线中的定点定值问题,便是考察学生数学素养的一个重要途径。

1内容分析

1.1考点提要

此类问题主要涉及到直线、圆与圆锥曲线等方面的知识,渗透了函数与方程、转化与化归、数形结合,分类讨论的思想,所以是高考的热点题型之一。但是这类问题难度相对较大,学生在第一轮复习中的掌握情况较差。为了提高第二轮复习的有效性,本文通过归纳整合定值定点问题,梳理这类题的思想和方法,对问题进行剖析,希望给学生们一些指导。

1.2深究例题

发现例题的考点,举一反三,触类旁通,先用分析法分析,思考并尝试解决,寻找关键点。

1.3一题多解,多题多解

在选题时,要明确选题的目的在于解决本专题的重点或者难点内容,更好地发挥典型题目的示范作用和学生的正向迁移能力。

2定点定值的类型

2.1设而不求

(2014山东理)已知抛物线的焦点为,为上异于原点的任意一点,过点的直线交于另一点,交轴的正半轴于点,且有。当点的横坐标为3时,为正三角形。

(Ⅱ)若直线,且和有且只有一个公共点,

(i)证明直线过定点,并求出定点坐标。

解:分析:要求直线过定点,就要找斜率与截距的关系,由抛物线性质知,,,由得所以直线AB的斜率。因为直线与直线AB平行,所以设直线的方程可以表示出来,导出点坐标,最后找到斜率与截距的关系,得到直线AE恒过点。

知识小结:此类题由斜率入手,设点却不求出具体的点的坐标,通过分析法和逻辑推理能力,找到变量之间的关系,找到斜率和截距的关系,得到直线的表达式进而求出定点坐标。设而不求比较适合于直线与圆锥曲线的交点均未知的情况,化简要求比较高。

2.2“找点取证”

(2016年全国新课标Ⅰ理模拟卷)已知椭圆经过点,离心率为。

(2)直线与椭圆交于两点,点是椭圆的右顶点。直线与直线分别与轴交于点,试问以线段为直径的圆是否过轴上的定点?若是,求出定点坐标;若不是,说明理由。

解:由第一问知:椭圆的方程是。分析:将题意转化为几何条件得。,设,,,,。,,假设存在这个定点,则有①转化为代数条件。

三点共线用斜率相等来证:

知识总结:利用点的位置关系,借助三点共线,斜率相等求出点的坐标,整体代入求出具体定值,培养学生贯穿知识点的能力,一步一步推理,借助其他点求出要求的点的坐标,学会触类旁通。定点问题:求某直线过定点,或者确定一个定点的坐标。定值定点问题是备受关注的问题,这类解答题既考验学生的数学运算能力,又考查学生的逻辑推理能力,注重知识的迁移和转换,具有较强的严谨性。

2.3从猜想到证明

(2015四川理)如图,椭圆的离心率是,过点P(0,1)的动直线与椭圆相交于A,B两点,当直线平行于轴时,直线被椭圆E截得的线段长为。

(2)在平面直角坐标系中,是否存在与点P不同的定点Q,使得恒成立?若存在,求出点Q的坐标;若不存在,请说明理由。

解:分析:先猜后证,首先根据特殊位置和数值猜想定值,其次讲这个值代入题中,证明其与变量无关。先分析直线斜率存在,或者不存在得出的结论,再证明结论成立。当直线平行于轴时,设直线与椭圆相交于C、D两点,如果存在Q点满足条件,则有,即,所以Q点在y轴上,可设Q点的坐标为。

本题的难点是通过作B的对称点将问题转化.这种类型题考查学生的推理能力和运算能力,利用数形结合思想,教会学生从特殊到一般,根据特殊情况找到结果,再证明其普遍性。从特殊到一般,是培养学生合情推理,通过对问题的理解和对知识的表征,先求当直线平行于轴或垂直于轴这样的特殊位置,再求任意位置,也突显出数学的逻辑推理性,适合学生理解和掌握,并且能很好地运用在数学教学中。

2.4从推理到消元

首先用推理和計算的方法,其次在计算过程中消去变量,得到定值。解答题的核心点在于分析,题和假设的关系,进而建立合适的方程或函数,利用变量关系统一变量,最后消元得到定值。

(2018北京理)已知抛物线:2=2px经过点P(1,2),过点Q(0,1)的直线与抛物线C有两个不同的交点A,B且直线PA交轴于M,直线PB交轴于N。

(Ⅱ)设为原点,,,求证:为定值。

解:分析:由向量关系将和表示出来,最后在计算过程中消去变量,得到定值,设点,,则,,,,,

3归纳总结

(1)本质分析。定点、定值问题的本质在于对问题的分析和掌握程度,以及逻辑推理和数学运算的应用,用适当的方法建立变量之间的关系,通过分析和推理,转化成定值、定点问题,利用数学运算求出最后的结果。

几何条件的转化。例如求三点共线,线线垂直、线线平行、夹角。我们可以将几何条件转化为代数条件,转化的方向有两类,一类是向量,一类是斜率。

(2)考察能力。大部分学生遇到圆锥曲线问题只会用韦达定理,其实做这类题,应该首先用分析法,提前分析过程,分析考题的核心,韦达定理只是解题的手段,而不是解题的主要思路。主要考察学生数学运算和逻辑推理能力。常用方法:设而不求,找点取证,从猜想到证明,从推理到消元。

(3)总结反思。教师要教学生如何分析,比如假设直线方程时,考虑斜率不存在。教师要教如何思考,比如对定点问题,要分析是点还是斜率。教师要教如何总结,比如分析四中方法的核心和整个过程,可以一题多解,也可以多题多解。高考总复习要注意考试的核心,以及知识的整体思路,举一反三,灵活应用。

参考文献

[1] 赵玲燕.巧用变式探究方法,激活学生数学思维——对圆锥曲线中的定点、定值问题的教学思考[J].课程教育研究,2014(36):208-209.

[2] 袁清雯,王立振.圆锥曲线中定点、定值问题引发的思考[J].中学数学教学参考,2016(18):35-37.

[3] 张跃红.拨开迷雾 找准方向——从高三复习课《圆锥曲线》一道例题的化简方法谈起[J].数学通报,2017,56(09):43-46+62.

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