高 歡
(陜西省西安中學)
數(shù)形結合的思想是數(shù)學中的三大思想方法之一,但在很多學生心中利用“形”研究“數(shù)”就是數(shù)形結合,那這對“結合”兩字的理解是有偏差的。當然將代數(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)學中是很常見的,正因如此,利用“數(shù)”去研究“形”——數(shù)形結合的另一方面往往被學生忽視,這也是為什么學生在剛剛進入圓錐曲線部分的學習時,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,本應重在讓學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習過程中,學生一開始關注到的依舊是曲線的形。在研究圓錐曲線的性質時,學生也覺得可以直觀得來,當我們用解析方程法去分析圓錐曲線的對稱性、范圍時,學生會覺得很多余,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為例,讓大家感受解析方程法的神奇之處。
首先,原方程的平方結構,可以保證對稱性。
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,bxay=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,如果引導學生細致的思考直線bx+ay=0,bx-ay=0 和雙曲線的關系,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并加以證明:由變形一中(y≥0)可得,隨著x 的增加,y 是增加的,并且值越來越接近于。而我們習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準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: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生強化解析方程研究曲線的思想,讓學生深切感受到方程是曲線“數(shù)”的體現(xiàn),當僅僅依靠“形”不能有效解決問題時,只能依靠解析方程的方法。