【摘要】在解析幾何教學(xué)中,教師通過對平面圖形轉(zhuǎn)化為解析式、將解析式轉(zhuǎn)化為平面圖形的練習(xí),簡化解題步驟,降低解題難度,轉(zhuǎn)變解題方式,以達到使得學(xué)生真正理解和掌握解析幾何的目的。通過引用點到直線的距離和圓的半徑求切線方程、用平移法求拋物線方程、用軸對稱法求直線方程等例子,加深學(xué)生對解析幾何的理解,以達到增強學(xué)生分析問題、解決問題的能力的目的。通過對數(shù)形實例的相互轉(zhuǎn)換,揭示數(shù)與形之間的密切聯(lián)系,使學(xué)生在遇到解析幾何問題時,能夠做到舉一反三、觸類旁通。
【關(guān)鍵詞】解析幾何;圖形轉(zhuǎn)換;解析式的表達
解析幾何的教學(xué)中,在完成教學(xué)任務(wù)在同時,相應(yīng)地賦予發(fā)展性的問題,對培養(yǎng)學(xué)生分析問題、獨立思考、鉆研探索等將會有很大益處。
有關(guān)解析幾何的習(xí)題,直接轉(zhuǎn)借平面圖形性質(zhì),常常可化繁為簡,省略一些代數(shù)運算,涉及圓與直線交、切、離的位置關(guān)系,一般是通過判別式來實現(xiàn)的,但引用點(圓心)到直線的距離和圓的半徑,可收殊途同歸之效,尋求直線 與圓 相切的條件。寫出點O(0,0)到直線 的距離 ,平方后即得 。
下面給出相應(yīng)的習(xí)題。如圖1.1,“已知圓 外一點P(3,2)向圓引兩條切線,求切線方程”
設(shè)過P點的切線方程為 即 依題意得: 即 , , 或 ,則切線方程為 或 ,即 。
“已知一個圓的直徑端點分別是A( , )和B( , ),求證圓方程為 ”聯(lián)想半圓內(nèi)立在直徑上的圓周角是直角這一性質(zhì),只要設(shè)出圓上任一點P(x,y)(異于A、B兩點),由此得 有 ,所以圓的方程亦求得。
從這一習(xí)題出發(fā),試求“xoy 平面上有三點A(0,1)、B(0,q)、C(p,q)所確定的圓與軸交于相異二點,求證方程必有二不等實根,其中p≠0,q≠1?!庇^察圖形1.2可知BC⊥AB,導(dǎo)致A、C為圓直徑的二端點。設(shè)P(x,y)為圓上的任意一點, 即 化為 而圓與x軸交于相異二點,令y=0,方程 有不等實根,當且僅當 ,由此可得方程 亦有兩不等實根。
可推薦習(xí)題:(一)“平面上有點A(-1,0)和B(1,0)在圓 上有點P,當 取最大值時,求點P的坐標。”
圖1.3
如圖1.3:因為OP是動三角形APB的中線,且 ,欲求OP最小時點P的位置,轉(zhuǎn)化為圓外一點O到圓的最大割線的圓外部分的長,從而歸結(jié)為方程組: 的解P的坐標。選取靠近O點的 即求出P( , )
(二)“已知一圓經(jīng)過橢圓 的兩個交點,并且以橢圓在y軸正向上的頂點為圓心,求圓與橢圓的交點。”(圖1.4)
圖1.4
依題意得: ,a=2,b=1,c=
所以圓心在(0,1),又因為F( ,0)在圓上,圓方程為 ,求圓與橢圓的交點轉(zhuǎn)化為求方程組: 的解。
(三)“已知斜率為 的直線經(jīng)過橢圓上一點(2,3)且橢圓的右交點到直線的距離為 ,求 和 的值”
圖1.5
如圖1.5:過(2,3)斜率為 的直線為: 設(shè)橢圓右交點為 ,依題意得: ,得c= 。因為(2,3)在橢圓上,問題轉(zhuǎn)化為求方程組: 的解。
凡屬于平面、空間幾何圖形的研究,平移法具有普遍的意義。基于兩平行線間的距離相等,可運用該性質(zhì)于解析幾何問題。
“在拋物線 上選一點A,使A到定直線L: 的距離為最短?!敝恍杵揭浦本€L,使與拋物線相切,切點即為所求。由此得解題思路:設(shè)A( , )在拋物線 上,那么在A點的切線方程為 ,整理得: ,因為該切線與L平行,所以 , 代入拋物線方程得: 所以點A(1,0)為所求。依此類推:“求橢圓 上的點P到直線 的距離最大值?!蓖瑯邮瞧揭浦本€ 與橢圓相切,獲得(最近,最遠)的兩個切點M、N均為所求(如圖1.6),其優(yōu)點在于點P數(shù)據(jù)有兩組M( , )和N( , )將同時出現(xiàn),而運算過程較為簡捷。
圖1.6
關(guān)于幾何圖形的對稱性是較為重要的數(shù)學(xué)內(nèi)容之一。結(jié)合點的軸對稱圖形,探討“光線從M(-2,3)點射到P(1,0)點,然后被X軸反射,求反射線方程?!逼渥罴呀夥☉?yīng)做出點M(-2,3)關(guān)于X軸的對稱點 (-2,-3),由兩點式寫出 P直線方程。
另外,引進梯形中位線性質(zhì),直觀地論證:“以拋物線過焦點F的弦為直徑的圓,必與準線相切。”剖析圖形。
圖1.7
如圖1.7:四邊形 是一直角梯形,由拋物線定義: ,取得AB中點M作為準線的垂線,垂足為 ,由 半徑,從而獲證。并由此得出:“以拋物線 的焦半徑為直徑的圓,則必與過拋物線頂點的切線相切?!逼浣夥▽⑹且恢碌?。
在解有關(guān)拋物線的習(xí)題,涉及切線、準線、對稱軸及焦點、弦等相關(guān)直線,其題類豐富多彩,概覽下列,可及其余。
(一)“求過拋物線 上P(2,4)點的切線的方程,并求過切點和切線垂直的直線方程?!?/p>
由拋物線 的切線方程 得切線方程: ,與切線垂直的直線方程: 。
(一) (二)
圖1.8
(二)“過拋物線 的準線與x軸的交點,作拋物線的二切線,分別交過頂點的切線于A、B兩點,試證A、D、B與拋物線焦點下共圓?!?/p>
上述各例從各個不同側(cè)面,論述了多方面開發(fā)學(xué)生智力的問題,針對教學(xué)實際需要,涉及知識均按大綱要求確定,深化基礎(chǔ)知識,基本技能訓(xùn)練,使之所學(xué)知識融會貫通。