沈新權(quán)
在高考復(fù)習(xí)的過程中,要提高解題能力,做題是必經(jīng)之道.但是,做了題,甚至做了大量的數(shù)學(xué)題,解題能力是不是就一定能夠提高呢?
的確,“題海戰(zhàn)術(shù)”可以提高解題熟練程度,但要提升能力,還要靠解題后的反思與總結(jié).下面,我們通過對(duì)2013年高考數(shù)學(xué)浙江卷(理科)第7題的解答和反思,給同學(xué)們提供一些解題前后思考和總結(jié)的路徑與線索.
尋找解題思路
例 [2013年高考數(shù)學(xué)浙江卷(理科)第7題] 設(shè)△ABC,P0是邊AB上一定點(diǎn),滿足P0B=AB,且對(duì)于邊AB上任一點(diǎn)P,恒有·≥·,則
(A) ∠ABC=90° (B) ∠BAC=90°
(C) AB=AC (D) AC=BC
這是一個(gè)以三角形中向量數(shù)量積的最小值問題為背景的題目.對(duì)于選擇題,要判斷三角形的形狀,我們常??梢酝ㄟ^排除法得到答案.但對(duì)這道題而言,一一代入費(fèi)時(shí)較多,不是一個(gè)好方法.因此,我們需要嘗試從題目的條件出發(fā)尋找解題思路.
題目的實(shí)質(zhì)就是當(dāng)點(diǎn)P在點(diǎn)P0的位置時(shí),數(shù)量積·取得最小值.要由此判斷△ABC的形狀,首先要考慮如何計(jì)算數(shù)量積·.當(dāng)點(diǎn)P變化時(shí),向量,的長度以及它們的夾角都在變化,所以直接計(jì)算·可能會(huì)比較困難.
求解平面向量問題一般有三種方法:坐標(biāo)法、向量法和幾何法.我們首先考慮用最常見的坐標(biāo)法,通過建立直角坐標(biāo)系,利用點(diǎn)P,B,C的坐標(biāo)來計(jì)算.
解法一: 如圖1所示,以點(diǎn)A為原點(diǎn)、AB所在的直線為x軸建立直角坐標(biāo)系.
設(shè)△ABC的三邊BC,AC,AB的長度分別為a,b,c,則B(c,0),C(bcosA,bsinA).設(shè)P點(diǎn)坐標(biāo)為(x,0) (0≤x≤c),則·=(c-x,0)·(bcosA-x,bsinA)=x2-(bcosA+c)x+bccosA.因?yàn)?≤x≤c,故由二次函數(shù)性質(zhì)可知,當(dāng)x=時(shí),·取到最小值.
因?yàn)椤ぁ荨?,所以?dāng)點(diǎn)P與P0重合時(shí),·取到最小值.又P0B=AB=,所以x==c-c=c,化簡得cosA=,代入cosA=,解得a=b,即AC=BC.
點(diǎn)評(píng): 借助直角坐標(biāo)系是求解向量數(shù)量積的一種常用方法.通過設(shè)定點(diǎn)的坐標(biāo),我們把幾何關(guān)系轉(zhuǎn)化為點(diǎn)坐標(biāo)之間的代數(shù)關(guān)系,這就降低了思維的難度.
答案是求出來了,我們的思考卻不能就此終止.以上解答雖然思路比較簡單,但還需要用余弦定理來判斷△ABC的形狀,運(yùn)算量較大.有沒有其他的考慮問題的角度呢?
變換解題角度
在計(jì)算兩個(gè)向量的數(shù)量積時(shí),我們還會(huì)經(jīng)常使用向量法.如果能把兩個(gè)向量轉(zhuǎn)化為其他特殊向量(垂直或共線的向量)的和或差,就更容易計(jì)算數(shù)量積.
解法二: 過點(diǎn)C作CH⊥AB,垂足為H,則·=·(+)=·.要使·最小,則與方向必相反,點(diǎn)P必在點(diǎn)H與點(diǎn)B之間,如圖2所示.
設(shè)HB=t,PB=x (0≤x≤t),則·=·=-x(t-x)=x2-tx,當(dāng)且僅當(dāng)x=時(shí),·取到最小值-,此時(shí)P點(diǎn)為HB的中點(diǎn).因?yàn)椤ぁ荨?,所以?dāng)點(diǎn)P與P0重合時(shí),·取到最小值,此時(shí)P0B=PB==HB. 又P0B=AB,所以HB=AB,即H為AB的中點(diǎn).又CH⊥AB,所以△ABC為等腰三角形,AC=BC.
點(diǎn)評(píng): 把轉(zhuǎn)化為與之和,使得·等價(jià)轉(zhuǎn)化為·.從而得出若·取得最小值,則與反向,這種轉(zhuǎn)化是本題的重點(diǎn).
那么,這道題目還有沒有值得我們?cè)偎伎嫉牡胤侥兀课覀儼l(fā)現(xiàn),不管點(diǎn)P變化到什么位置,-=是恒成立的.從問題的運(yùn)動(dòng)變化中尋求不變量是我們思考數(shù)學(xué)問題的一種常見的方式,所以如果我們從已知條件·≥·直接入手,結(jié)合數(shù)學(xué)中“和、差、積”相互轉(zhuǎn)化的方法,可將·≥·等價(jià)轉(zhuǎn)化為(+)2-(-)2≥(+)2-(-)2,結(jié)合向量的幾何意義可知-=-=,所以(+)2≥(+)2.由于+,+均過BC的中點(diǎn),我們想到用幾何法求解.
解法三: ·≥·等價(jià)于(+)2-(-)2≥(+)2-(-)2.因?yàn)?=-=,所以等價(jià)于(+)2≥(+)2.
如圖3所示,設(shè)D為BC的中點(diǎn),則+=2,+=2,所以2≥2,即PD≥P0D,所以必有P0D⊥AB.
因?yàn)镻0B=AB,所以當(dāng)PB=AB即點(diǎn)P為AB的中點(diǎn)時(shí),P0為PB的中點(diǎn).又D為BC中點(diǎn),所以PC∥P0D,即PC⊥AB,所以△ABC為等腰三角形,AC=BC.
點(diǎn)評(píng): 根據(jù)條件·≥·,我們發(fā)現(xiàn)其充要條件是(+)2≥(+)2,這為解決問題提供了思路.結(jié)合向量的幾何意義思考問題,正是這個(gè)解法的本質(zhì)所在.
擴(kuò)大解題成果
經(jīng)過上述思考,我們可以總結(jié)出,對(duì)于求解向量數(shù)量積的最值問題,坐標(biāo)法(解法一)、向量法(解法二)、幾何法(解法三)可以作為解題的思考方向.這三種方法還可以推廣到一般的向量問題,因?yàn)橄蛄勘旧砭褪菙?shù)形結(jié)合的產(chǎn)物,既具有代數(shù)的抽象與嚴(yán)謹(jǐn),又不失幾何的形象與直觀.
在解題前后,如果我們經(jīng)常思考題目涉及的知識(shí)和方法,總結(jié)解決這類題型的思考方向,就能夠達(dá)到做一道題會(huì)一類題的效果,思維能力也會(huì)因此得到不斷的提升.
在高考復(fù)習(xí)的過程中,要提高解題能力,做題是必經(jīng)之道.但是,做了題,甚至做了大量的數(shù)學(xué)題,解題能力是不是就一定能夠提高呢?
的確,“題海戰(zhàn)術(shù)”可以提高解題熟練程度,但要提升能力,還要靠解題后的反思與總結(jié).下面,我們通過對(duì)2013年高考數(shù)學(xué)浙江卷(理科)第7題的解答和反思,給同學(xué)們提供一些解題前后思考和總結(jié)的路徑與線索.
尋找解題思路
例 [2013年高考數(shù)學(xué)浙江卷(理科)第7題] 設(shè)△ABC,P0是邊AB上一定點(diǎn),滿足P0B=AB,且對(duì)于邊AB上任一點(diǎn)P,恒有·≥·,則
(A) ∠ABC=90° (B) ∠BAC=90°
(C) AB=AC (D) AC=BC
這是一個(gè)以三角形中向量數(shù)量積的最小值問題為背景的題目.對(duì)于選擇題,要判斷三角形的形狀,我們常??梢酝ㄟ^排除法得到答案.但對(duì)這道題而言,一一代入費(fèi)時(shí)較多,不是一個(gè)好方法.因此,我們需要嘗試從題目的條件出發(fā)尋找解題思路.
題目的實(shí)質(zhì)就是當(dāng)點(diǎn)P在點(diǎn)P0的位置時(shí),數(shù)量積·取得最小值.要由此判斷△ABC的形狀,首先要考慮如何計(jì)算數(shù)量積·.當(dāng)點(diǎn)P變化時(shí),向量,的長度以及它們的夾角都在變化,所以直接計(jì)算·可能會(huì)比較困難.
求解平面向量問題一般有三種方法:坐標(biāo)法、向量法和幾何法.我們首先考慮用最常見的坐標(biāo)法,通過建立直角坐標(biāo)系,利用點(diǎn)P,B,C的坐標(biāo)來計(jì)算.
解法一: 如圖1所示,以點(diǎn)A為原點(diǎn)、AB所在的直線為x軸建立直角坐標(biāo)系.
設(shè)△ABC的三邊BC,AC,AB的長度分別為a,b,c,則B(c,0),C(bcosA,bsinA).設(shè)P點(diǎn)坐標(biāo)為(x,0) (0≤x≤c),則·=(c-x,0)·(bcosA-x,bsinA)=x2-(bcosA+c)x+bccosA.因?yàn)?≤x≤c,故由二次函數(shù)性質(zhì)可知,當(dāng)x=時(shí),·取到最小值.
因?yàn)椤ぁ荨?,所以?dāng)點(diǎn)P與P0重合時(shí),·取到最小值.又P0B=AB=,所以x==c-c=c,化簡得cosA=,代入cosA=,解得a=b,即AC=BC.
點(diǎn)評(píng): 借助直角坐標(biāo)系是求解向量數(shù)量積的一種常用方法.通過設(shè)定點(diǎn)的坐標(biāo),我們把幾何關(guān)系轉(zhuǎn)化為點(diǎn)坐標(biāo)之間的代數(shù)關(guān)系,這就降低了思維的難度.
答案是求出來了,我們的思考卻不能就此終止.以上解答雖然思路比較簡單,但還需要用余弦定理來判斷△ABC的形狀,運(yùn)算量較大.有沒有其他的考慮問題的角度呢?
變換解題角度
在計(jì)算兩個(gè)向量的數(shù)量積時(shí),我們還會(huì)經(jīng)常使用向量法.如果能把兩個(gè)向量轉(zhuǎn)化為其他特殊向量(垂直或共線的向量)的和或差,就更容易計(jì)算數(shù)量積.
解法二: 過點(diǎn)C作CH⊥AB,垂足為H,則·=·(+)=·.要使·最小,則與方向必相反,點(diǎn)P必在點(diǎn)H與點(diǎn)B之間,如圖2所示.
設(shè)HB=t,PB=x (0≤x≤t),則·=·=-x(t-x)=x2-tx,當(dāng)且僅當(dāng)x=時(shí),·取到最小值-,此時(shí)P點(diǎn)為HB的中點(diǎn).因?yàn)椤ぁ荨?,所以?dāng)點(diǎn)P與P0重合時(shí),·取到最小值,此時(shí)P0B=PB==HB. 又P0B=AB,所以HB=AB,即H為AB的中點(diǎn).又CH⊥AB,所以△ABC為等腰三角形,AC=BC.
點(diǎn)評(píng): 把轉(zhuǎn)化為與之和,使得·等價(jià)轉(zhuǎn)化為·.從而得出若·取得最小值,則與反向,這種轉(zhuǎn)化是本題的重點(diǎn).
那么,這道題目還有沒有值得我們?cè)偎伎嫉牡胤侥??我們發(fā)現(xiàn),不管點(diǎn)P變化到什么位置,-=是恒成立的.從問題的運(yùn)動(dòng)變化中尋求不變量是我們思考數(shù)學(xué)問題的一種常見的方式,所以如果我們從已知條件·≥·直接入手,結(jié)合數(shù)學(xué)中“和、差、積”相互轉(zhuǎn)化的方法,可將·≥·等價(jià)轉(zhuǎn)化為(+)2-(-)2≥(+)2-(-)2,結(jié)合向量的幾何意義可知-=-=,所以(+)2≥(+)2.由于+,+均過BC的中點(diǎn),我們想到用幾何法求解.
解法三: ·≥·等價(jià)于(+)2-(-)2≥(+)2-(-)2.因?yàn)?=-=,所以等價(jià)于(+)2≥(+)2.
如圖3所示,設(shè)D為BC的中點(diǎn),則+=2,+=2,所以2≥2,即PD≥P0D,所以必有P0D⊥AB.
因?yàn)镻0B=AB,所以當(dāng)PB=AB即點(diǎn)P為AB的中點(diǎn)時(shí),P0為PB的中點(diǎn).又D為BC中點(diǎn),所以PC∥P0D,即PC⊥AB,所以△ABC為等腰三角形,AC=BC.
點(diǎn)評(píng): 根據(jù)條件·≥·,我們發(fā)現(xiàn)其充要條件是(+)2≥(+)2,這為解決問題提供了思路.結(jié)合向量的幾何意義思考問題,正是這個(gè)解法的本質(zhì)所在.
擴(kuò)大解題成果
經(jīng)過上述思考,我們可以總結(jié)出,對(duì)于求解向量數(shù)量積的最值問題,坐標(biāo)法(解法一)、向量法(解法二)、幾何法(解法三)可以作為解題的思考方向.這三種方法還可以推廣到一般的向量問題,因?yàn)橄蛄勘旧砭褪菙?shù)形結(jié)合的產(chǎn)物,既具有代數(shù)的抽象與嚴(yán)謹(jǐn),又不失幾何的形象與直觀.
在解題前后,如果我們經(jīng)常思考題目涉及的知識(shí)和方法,總結(jié)解決這類題型的思考方向,就能夠達(dá)到做一道題會(huì)一類題的效果,思維能力也會(huì)因此得到不斷的提升.
在高考復(fù)習(xí)的過程中,要提高解題能力,做題是必經(jīng)之道.但是,做了題,甚至做了大量的數(shù)學(xué)題,解題能力是不是就一定能夠提高呢?
的確,“題海戰(zhàn)術(shù)”可以提高解題熟練程度,但要提升能力,還要靠解題后的反思與總結(jié).下面,我們通過對(duì)2013年高考數(shù)學(xué)浙江卷(理科)第7題的解答和反思,給同學(xué)們提供一些解題前后思考和總結(jié)的路徑與線索.
尋找解題思路
例 [2013年高考數(shù)學(xué)浙江卷(理科)第7題] 設(shè)△ABC,P0是邊AB上一定點(diǎn),滿足P0B=AB,且對(duì)于邊AB上任一點(diǎn)P,恒有·≥·,則
(A) ∠ABC=90° (B) ∠BAC=90°
(C) AB=AC (D) AC=BC
這是一個(gè)以三角形中向量數(shù)量積的最小值問題為背景的題目.對(duì)于選擇題,要判斷三角形的形狀,我們常??梢酝ㄟ^排除法得到答案.但對(duì)這道題而言,一一代入費(fèi)時(shí)較多,不是一個(gè)好方法.因此,我們需要嘗試從題目的條件出發(fā)尋找解題思路.
題目的實(shí)質(zhì)就是當(dāng)點(diǎn)P在點(diǎn)P0的位置時(shí),數(shù)量積·取得最小值.要由此判斷△ABC的形狀,首先要考慮如何計(jì)算數(shù)量積·.當(dāng)點(diǎn)P變化時(shí),向量,的長度以及它們的夾角都在變化,所以直接計(jì)算·可能會(huì)比較困難.
求解平面向量問題一般有三種方法:坐標(biāo)法、向量法和幾何法.我們首先考慮用最常見的坐標(biāo)法,通過建立直角坐標(biāo)系,利用點(diǎn)P,B,C的坐標(biāo)來計(jì)算.
解法一: 如圖1所示,以點(diǎn)A為原點(diǎn)、AB所在的直線為x軸建立直角坐標(biāo)系.
設(shè)△ABC的三邊BC,AC,AB的長度分別為a,b,c,則B(c,0),C(bcosA,bsinA).設(shè)P點(diǎn)坐標(biāo)為(x,0) (0≤x≤c),則·=(c-x,0)·(bcosA-x,bsinA)=x2-(bcosA+c)x+bccosA.因?yàn)?≤x≤c,故由二次函數(shù)性質(zhì)可知,當(dāng)x=時(shí),·取到最小值.
因?yàn)椤ぁ荨?,所以?dāng)點(diǎn)P與P0重合時(shí),·取到最小值.又P0B=AB=,所以x==c-c=c,化簡得cosA=,代入cosA=,解得a=b,即AC=BC.
點(diǎn)評(píng): 借助直角坐標(biāo)系是求解向量數(shù)量積的一種常用方法.通過設(shè)定點(diǎn)的坐標(biāo),我們把幾何關(guān)系轉(zhuǎn)化為點(diǎn)坐標(biāo)之間的代數(shù)關(guān)系,這就降低了思維的難度.
答案是求出來了,我們的思考卻不能就此終止.以上解答雖然思路比較簡單,但還需要用余弦定理來判斷△ABC的形狀,運(yùn)算量較大.有沒有其他的考慮問題的角度呢?
變換解題角度
在計(jì)算兩個(gè)向量的數(shù)量積時(shí),我們還會(huì)經(jīng)常使用向量法.如果能把兩個(gè)向量轉(zhuǎn)化為其他特殊向量(垂直或共線的向量)的和或差,就更容易計(jì)算數(shù)量積.
解法二: 過點(diǎn)C作CH⊥AB,垂足為H,則·=·(+)=·.要使·最小,則與方向必相反,點(diǎn)P必在點(diǎn)H與點(diǎn)B之間,如圖2所示.
設(shè)HB=t,PB=x (0≤x≤t),則·=·=-x(t-x)=x2-tx,當(dāng)且僅當(dāng)x=時(shí),·取到最小值-,此時(shí)P點(diǎn)為HB的中點(diǎn).因?yàn)椤ぁ荨?,所以?dāng)點(diǎn)P與P0重合時(shí),·取到最小值,此時(shí)P0B=PB==HB. 又P0B=AB,所以HB=AB,即H為AB的中點(diǎn).又CH⊥AB,所以△ABC為等腰三角形,AC=BC.
點(diǎn)評(píng): 把轉(zhuǎn)化為與之和,使得·等價(jià)轉(zhuǎn)化為·.從而得出若·取得最小值,則與反向,這種轉(zhuǎn)化是本題的重點(diǎn).
那么,這道題目還有沒有值得我們?cè)偎伎嫉牡胤侥??我們發(fā)現(xiàn),不管點(diǎn)P變化到什么位置,-=是恒成立的.從問題的運(yùn)動(dòng)變化中尋求不變量是我們思考數(shù)學(xué)問題的一種常見的方式,所以如果我們從已知條件·≥·直接入手,結(jié)合數(shù)學(xué)中“和、差、積”相互轉(zhuǎn)化的方法,可將·≥·等價(jià)轉(zhuǎn)化為(+)2-(-)2≥(+)2-(-)2,結(jié)合向量的幾何意義可知-=-=,所以(+)2≥(+)2.由于+,+均過BC的中點(diǎn),我們想到用幾何法求解.
解法三: ·≥·等價(jià)于(+)2-(-)2≥(+)2-(-)2.因?yàn)?=-=,所以等價(jià)于(+)2≥(+)2.
如圖3所示,設(shè)D為BC的中點(diǎn),則+=2,+=2,所以2≥2,即PD≥P0D,所以必有P0D⊥AB.
因?yàn)镻0B=AB,所以當(dāng)PB=AB即點(diǎn)P為AB的中點(diǎn)時(shí),P0為PB的中點(diǎn).又D為BC中點(diǎn),所以PC∥P0D,即PC⊥AB,所以△ABC為等腰三角形,AC=BC.
點(diǎn)評(píng): 根據(jù)條件·≥·,我們發(fā)現(xiàn)其充要條件是(+)2≥(+)2,這為解決問題提供了思路.結(jié)合向量的幾何意義思考問題,正是這個(gè)解法的本質(zhì)所在.
擴(kuò)大解題成果
經(jīng)過上述思考,我們可以總結(jié)出,對(duì)于求解向量數(shù)量積的最值問題,坐標(biāo)法(解法一)、向量法(解法二)、幾何法(解法三)可以作為解題的思考方向.這三種方法還可以推廣到一般的向量問題,因?yàn)橄蛄勘旧砭褪菙?shù)形結(jié)合的產(chǎn)物,既具有代數(shù)的抽象與嚴(yán)謹(jǐn),又不失幾何的形象與直觀.
在解題前后,如果我們經(jīng)常思考題目涉及的知識(shí)和方法,總結(jié)解決這類題型的思考方向,就能夠達(dá)到做一道題會(huì)一類題的效果,思維能力也會(huì)因此得到不斷的提升.
中學(xué)生天地·高中學(xué)習(xí)版2014年1期