APP下载

基于核心素养的解题反思
——以一道解析几何题为例

2023-02-11骆晓梅付中华

中学数学杂志 2023年1期
关键词:证法定值原题

骆晓梅 付中华

广东省珠海市斗门第一中学 广东省中山市华侨中学

在高三复习中,教师应如何引导学生解题反思总结,充分发挥题目的价值,提高教学效率,提升学生的解题能力,发展学生的核心素养?本文中以一道解析几何题为例,进行了探讨.

1 试题及解答

原题已知动圆E经过定点D(1,0),且与直线x=-1相切,设动圆圆心E的轨迹为曲线C.

(1)求曲线C的方程;

(2)设过点P(1,2)的直线l1,l2分别与曲线C交于A,B两点,直线l1,l2的斜率存在,且倾斜角互补,证明:直线AB的斜率为定值.

解析:(1)y2=4x(解答过程略).

图1

(2)证法一:如图1,由题可知直线l1,l2的斜率互为相反数,且不为0.设直线l1的方程为y=k(x-1)+2(k≠0),A(x1,y1),B(x2,y2).

k2x2-(2k2-4k+4)x+(k-2)2=0.

证法二:易知直线AB的斜率存在且不为0.设直线AB的方程为y=kx+b,A(x1,y1),B(x2,y2).

将x1+x2与x1x2表达式代入上式解得k=-1,故直线AB的斜率为定值-1.

以上两种证法是学生在解题中出现的最常见的方法,也是通性通法.看似平常的题目和解法,但其背后却有许多地方值得我们好好反思研究.

2 对解法的反思

2.1 对几何条件代数化的反思

本题中是将倾斜角互补转化为了斜率和为0.将题目中的几何关系,准确地转化为代数关系,常常是解题的关键.而恰当的转化,常常能优化解题过程.比如两直线垂直,可以转化为斜率之积为-1,也可以转化为向量数量积为0,前者需要保证两直线的斜率都存在,否则需要分类讨论,后者优势明显.有时候,可能需要进行比较复杂的转化.

(1)求椭圆的方程;

图2

(2)如图2,设过点A的直线l与椭圆交于点B(B不在x轴上),垂直于l的直线与l交于点M,与y轴交于点H,若BF⊥HF,且∠MOA≤∠MAO,求直线l斜率的取值范围.

2.2 对设直线方程形式的反思

一般情况下,学生最常设的直线方程形式为点斜式或斜截式,但也常常忽略了对直线的斜率进行判断或讨论.很多时候,如果可以判断或已经知道直线经过x轴上的点(t,0),特别是斜率可以不存在但是不为0时,则可设直线方程为x=my+t,既可以避免分类讨论,又可以简化后期的书写量与运算量,提高运算速度和准确度.原题若采用x=my+t,则证题过程要简洁很多.

原题第(2)问的第三种证法如下.

所以m=-1,即直线AB的斜率为定值-1.

(1)求椭圆C的方程;

图3

(2)如图3,设过点F1的直线l与C交于A,B两点,求△ABF2面积的最大值.

2.3 对消元方法的反思

原题第(2)问的证法一、二中,利用了点在直线上消去了y1,y2.证法三中,可以利用点在直线上消去x1,x2,但考虑到抛物线方程的特殊性,利用点在曲线上消去了x1,x2,则显得更方便快捷.在实际解题时,需要灵活地考虑.另一方面,三种解法中均是消去了x1,x2,y1,y2得到关于参数k(或m)的表达式,如果直接消去x1,x2,y1,y2不方便时,则也可以考虑消去参数k(或m).

(1)求椭圆E的标准方程;

图4

(2)如图4,设椭圆E的左、右顶点分别是A,B,过定点N(-1,0)的直线与椭圆E交于C,D两点(与点A,B不重合),证明:直线AC,BD的交点的横坐标为定值.

(2)易知CD的斜率不为0.设CD:x=my-1,C(x1,y1),D(x2,y2).

即直线AC,BD的交点的横坐标为定值-4.

3 对新的解题方法的探索反思

(t-4m)y′2+4(m+1)x′y′-4x′2=0.

故直线AB方程为x′=-y′+t,于是x-1=-y+2+t,即y=-x+t+3,所以直线AB的斜率为定值-1.

从解答过程来看,如果设直线AB方程为mx′+ny′=1,利用“1 ”的代换将方程齐次化则更加自然.同时发现,如果两直线斜率之和或积为定值,本方法都适用.

4 对原题目的反思拓展

原题目中斜率之和为常数0时,直线AB的斜率是一个定值.如果斜率之和是一个非零的常数p,直线AB有特定的性质吗?如果斜率之积为一个非零的常数q,直线AB有特定的性质吗?

如果将抛物线改为椭圆、双曲线,或者改变点P的坐标,依然有类似的结论.具体则由学生自行探究.

在复习时,学生不应是为了做题而做题,教师不是为了讲题而讲题.作为教师,需要深挖题目背后的价值,让一道题充分发挥其应有的价值.指导学生学会反思、学会总结,引导学生举一反三,促进学生的深度学习,提升思维能力,落实核心素养.Z

猜你喜欢

证法定值原题
圆锥曲线的一类定值应用
“大处着眼、小处着手”解决圆锥曲线中的定值问题
解法一真的不适合学生吗?
一道数列不等式题的多种证法
R.Steriner定理的三角证法
10kV线路保护定值修改后存在安全隐患
10kV线路保护定值修改后存在安全隐患
一道高考试题的四次拓展
让思维的花朵更绚烂
三个猜想的另证与推广