數(shù)形結(jié)合的思想是數(shù)學(xué)中的三大思想方法之一,但在很多學(xué)生心中利用“形”研究“數(shù)”就是數(shù)形結(jié)合,那這對“結(jié)合”兩字的理解是有偏差的。當(dāng)然將代數(shù)問題通過賦予它幾何意義使問題變得簡單明了,這在高中數(shù)學(xué)中是很常見的,正因如此,利用“數(shù)”去研究“形”——數(shù)形結(jié)合的另一方面往往被學(xué)生忽視,這也是為什么學(xué)生在剛剛進入圓錐曲線部分的學(xué)習(xí)時,常常不知道要做什么,或者為什么要這么做。
圓錐曲線是解析幾何的一部分,本應(yīng)重在讓學(xué)生感悟解析方程的方法在曲線研究中的價值,然而在圓錐曲線的學(xué)習(xí)過程中,學(xué)生一開始關(guān)注到的依舊是曲線的形。在研究圓錐曲線的性質(zhì)時,學(xué)生也覺得可以直觀得來,當(dāng)我們用解析方程法去分析圓錐曲線的對稱性、范圍時,學(xué)生會覺得很多余,自然也感受不到解析方程法的價值。本文將以研究圓錐曲線的部分性質(zhì)為例,讓大家感受解析方程法的神奇之處。
以雙曲線=1(a>0,b>0)為例,我們看看不斷從不同角度去解析方程,能得到什么。
首先,原方程的平方結(jié)構(gòu),可以保證對稱性。
變形一:y2=b2(-1)
即,y=(y≥0)
站在函數(shù)的角度,求得定義域,可得x的范圍,求得值域可得y在第一象限的范圍,結(jié)合對稱性可得整個y的范圍。
變形二:b2x2-a2y2-a2b2=0
站在一元二次方程的角度,若上式看作關(guān)于x的一元二次方程,則其必有根,可用判別式法求得y的范圍,同理,若上式看作關(guān)于y的一元二次方程,可得x的范圍。
變形三:b2x2-a2y2=a2b2>0
即(bx+ay)(bx-ay)>0
站在線性規(guī)劃的角度,雙曲線上的點位于直線bx+ay=0,bx-ay=0所圍成的角形區(qū)域內(nèi),而bx+ay=0,bx-ay=0是區(qū)域的邊界。注意,如果引導(dǎo)學(xué)生細致的思考直線bx+ay=0,bx-ay=0和雙曲線的關(guān)系,就可以通過圖形提出問題,從而順利引入雙曲線的漸近線這一性質(zhì)并加以證明:由變形一中y(y≥0)可得,隨著x的增加,y是增加的,并且值越來越接近于x。而我們習(xí)慣上雙曲線的漸進線的引入都略顯生硬。
通過上述三種對雙曲線標(biāo)準(zhǔn)方程的不同角度的變形,利用解析方程的方法,可以輕松得到雙曲線的兩個性質(zhì):范圍和漸近線。在解析幾何研究問題的過程中,我們就是要不斷給學(xué)生強化解析方程研究曲線的思想,讓學(xué)生深切感受到方程是曲線“數(shù)”的體現(xiàn),當(dāng)僅僅依靠“形”不能有效解決問題時,只能依靠解析方程的方法。
編輯 孫玲娟