李桂英
著名科學家牛頓提出:“在教學中的例子比定律更重要”。在高三總復習中精選一些涉及面廣、思路開闊、解法靈活、應用廣泛且具有代表性的典型題目,引導學生積極思考,主動探究,是扎實“三基”,開拓思路,培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力,擺脫“題?!睉?zhàn)術,提高復習效果的有效途徑之一。在復習解析幾何直線這部分內(nèi)容時,我精選例題,通過多角度、多層次、全方位的思考,探索出了解題的多種途徑和方法,激發(fā)了學生濃厚的學習興趣,培養(yǎng)了學生多向思維的能力。
題目:設直線L經(jīng)過點A(2,4),它被二平行線x-y+1=0,x-y+2=0所截線段的中點在直線x-2y+3=0上,求此直線方程。
下面以分析思路,介紹解題方法為主,解題過程從簡。如圖,設直線x-y+1=0,x-y+2=0,x+2y-3=0依次為L1,L2,L3,所求直線為L。顯然,點A在直線L2上。
解法1:(點斜式)設L的方程為y=k(x一2)+ 4,L與L1,L3分別相交于點B、M,解L、L1對應的方程組,得點B的坐標,由中點公式得點M的坐標(含K),再代入L3的方程,求得 ,從而得出的方程為 5x-4y+6=0。
由此,學生立刻想到下面兩種方法。
解法2:(斜截式)設L的方程為y=kx+b,將點A的坐標帶入,得4=2k+b,b=4-2k,∴y=kx+4-2k。以下解法同解法1(略)。
解法3:(截距式)設L的方程 ,以下同解法2(略)。
問:直線方程還有什么形式?考慮片刻,學生異口同聲:兩點式和一般式。本題用一般式,顯然十分復雜,于是有:
解法4:(設點法)設B(x0,y0),由中點公式得點M的坐標( ),分別帶入L1、L3的方程,解方程組得點B的坐標,再由兩點式求得L的方程。
解法5:(設點法)設M( ),由對稱性得點B的坐標(2x-2,2y-4),以下類解法4。
以上解法都要解方程組,尤其含參數(shù)的方程組,計算量很大。同學們思考,有沒有避免求交點的其他方法?
心理學原理提出:在人的心靈深處都有一個根深蒂固的需要,這就是自己是一個發(fā)現(xiàn)者、研究者。上述問題的提出,如一石擊起千層浪,激蕩著學生的想象力和好奇心。經(jīng)過短暫的討論和思索,很快就有不少學生提出“用同一字母表示點的坐標”——科學設點法。
解法6;(科學設點法)設B(x0,x0+1),由中點公式及點M的坐標,代入L3的方程,只需解一個一元一次方程,簡潔明快、賞心悅目。
解法7:(科學設點法)設M(x0, ,由對稱性即點B的坐標,代入L1的方程,輕而易舉地得x0的值,問題迎刃而解。
在學生的想法產(chǎn)生奇效,得到老師肯定,品嘗自己勞動的甜果,求知欲處于亢奮狀態(tài)的時刻,教師不失時機地稍加點撥,學生的思維觸角必然伸向一個新的領域。
請大家考慮:AB的中點還在哪一條特殊直線上?又一個問題的提出,將本來活躍的氣氛推向新的高潮,人人想成為“新大陸”的發(fā)現(xiàn)者。紛紛舉手回答;在平行于直線L1,L2且與兩直線距離相等的直線L4上,問題的焦點又集中到求L4上。
在解法8-14中,求出L4的方程后,尚需解方程組求點M的坐標。能否找到繞過交點的解法?學生借圖思解,注意到L是經(jīng)過L3和L4交點的直線這個事實,答案自然成竹在胸。
解法15:(利用直線系方程)設L的方程x+2y-3+ =0 ,將點A的坐標代入,得 的值,直赴目標,引人入勝。
在學生激情猶酣、思維活躍、浮想聯(lián)翩、欲要不能的情況下,及時引導他們解后反思,歸納出規(guī)律性的東西。
由解法6、7的巧妙設點,聯(lián)想二次曲線中,拋物線上的點能否同一字母設出?回答是肯定的。而圓和橢圓上的點用x或y來表示就困難了。同學們有什么好的設法?他們在“最近發(fā)現(xiàn)區(qū)”讓自己的思維馳騁,很快想到參數(shù)方程。如橢圓 上的點可以設為( , )。從而總結出曲線上設點的技巧:
若曲線方程的變量中至少有一個是一次,則曲線上的點可用“科學設點”法;若方程中的兩個變量都是二次,則可考慮用參數(shù)法設點。這樣設點,常常可以把一些復雜的、運算量大的,以至難以解決的問題變得簡單了,易解了。這也從一個側面突出了學習參數(shù)方程的必要性和采用參數(shù)法解決問題的優(yōu)越性,充分體現(xiàn)了數(shù)學的簡單性原則。
僅一道習題的解答,覆蓋了直線一章的多方面知識,涉及到求直線方程的多種方法,并通過橫向聯(lián)想,勾通了解析幾何各章內(nèi)容之間的聯(lián)系,使問題的解決得到升華,還為后繼內(nèi)容的復習作了鋪墊。面對浩瀚“題?!保倍噘Y料,復習中,精選精講典型習題,調(diào)動學生的參與意識,在生動活潑的情景中,使學生不僅牢固地掌握了知識內(nèi)容,方法技巧,更重要的是提高了學生的創(chuàng)新思維品質(zhì),提高了復習效率。