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探究问题本质 提高解题能力
——以一类二元二次方程的研究为例

2021-04-08李昌成

数理化解题研究 2021年7期
关键词:数学教学学生

李昌成

(新疆乌鲁木齐市第八中学 830002)

最近在教学过程中遇到一个问题,教师看起来挺容易,但是学生觉得很困难.在我所带的实验班中正确率才8%,几乎全军覆灭.于是,我对此类问题进行了深入探究.现分享与此,以飨读者.

一、试题呈现

题目方程2x2+xy-y2-4x+5y-6=0表示( ).

A.一个圆 B.两条平行直线

C.两条相交直线 D.不确定

在和学生交流中发现,学生根本无从下手,仅能根据圆的一般方程排除A.至于后面三个选项更趋向于D,我哭笑不得.学生普遍反映不知道方程左边该怎样处理.

二、解法探究

首先,我请同学们一起观摩了参考答案:

由于2x2+xy-y2-4x+5y-6

=(2x-y)(x+y)-4x+5y-6

=(2x-y)(x+y)+2(x+y)-6x+3y-6

①

=(x+y)(2x-y+2)-3(2x-y+2)

②

=(2x-y+2)(x+y-3),

所以根据(2x-y+2)(x+y-3)=0,得

2x-y+2=0,或x+y-3=0.

据此判断原方程表示两条相交直线,故选C.

这个解法遭到了同学们的普遍质疑:①处的2(x+y)是怎样想到的?②的公因式2x-y+2是偶然的,还是必然的?①中能否去拼凑2x-y呢?这种解法具有一般性吗?调整系数还可以这样分解吗?

在学生急切期盼中,我给学生分析解答如下:

基于2x2+xy-y2=(2x-y)(x+y),说明

2x2+xy-y2-4x+5y-6=(2x-y+m)(x+y+n).

③

否则,关于x,y的一次项和常数项没有来源.

下面用待定系数法求解m,n.

(2x-y+m)(x+y+n)

=(2x-y)(x+y)+n(2x-y)+m(x+y)+mn

=(2x-y)(x+y)+(2n+m)x+(m-n)y+mn.

所以2x2+xy-y2-4x+5y-6=(2x-y+2)(x+y-3).

殊途同归,学生基本接受了,他们认为这种解法可以复制.事实上,这类题目有个大前提:前三项齐次式必须可以分解,否则这种办法搁浅.

三、本质探究

设二元二次方程为ax2+bxy+cy2+dx+ey+f=0(abc≠0)其中a=a1×a2,c=c1×c2,b=a1c2+a2c1.

于是ax2+bxy+cy2+dx+ey+f=(a1x+c1y)(a2x+c2y)+dx+ey+f.

令ax2+bxy+cy2+dx+ey+f=(a1x+c1y+m)(a2x+c2y+n)=(a1x+c1y)(a2x+c2y)+n(a1x+c1y)+m(a2x+c2y)+mn=(a1x+c1y)(a2x+c2y)+(na1+ma2)·x+(nc1+mc2)y+mn,

至此,我们把这一类二元二次方程ax2+bxy+cy2+dx+ey+f=0(其中a=a1×a2,c=c1×c2,b=a1c2+a2c1)问题本质理清了.它表示的两条相交直线是:

四、拓展延伸

我们知道,平面上两条直线的位置关系有相交、平行、重合三种.既然两条相交线可以有这样的表示方式,那么两条直线平行、重合又该如何表示呢?……

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