解析幾何是每年高考的重點(diǎn)與難點(diǎn),學(xué)生對(duì)解析幾何題“望而生畏”的原因,在于解析幾何具備了雙重身份及代數(shù)身份與幾何身份.代數(shù)身份要求學(xué)生有較強(qiáng)的運(yùn)算能力與處理多元變量的能力,幾何身份要求學(xué)生對(duì)曲線(xiàn)、圖形有較強(qiáng)的幾何條件與分析能力,所以提高學(xué)生解決解析題的能力是一項(xiàng)艱巨及深遠(yuǎn)的任務(wù).點(diǎn)差法,設(shè)而不求是解析幾何的基本方法,能運(yùn)用這些基本方法的關(guān)鍵是必須有一定數(shù)學(xué)思想的積淀,而解析幾何中常用的數(shù)學(xué)思想較多有數(shù)形結(jié)合思想,函數(shù)與方程思想,分類(lèi)討論思想,等價(jià)化歸思想,整體思想等.數(shù)學(xué)思想是數(shù)學(xué)的精髓,學(xué)生只有理解了數(shù)學(xué)思想,才能有效地運(yùn)用數(shù)學(xué)理論解決問(wèn)題,進(jìn)行數(shù)學(xué)思維.如何在平時(shí)教學(xué)中滲透數(shù)學(xué)思想?
一、思想引領(lǐng)方法,燃起學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)思想的欲望
學(xué)習(xí)了解析幾何的第一章直線(xiàn)以后,高二學(xué)生對(duì)待定系數(shù)法有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí),在第二章圓的學(xué)習(xí)中,應(yīng)該說(shuō)是“順?biāo)浦邸绷?
例1 求與x軸相切,圓心在直線(xiàn)3x-y=0上,且被直線(xiàn)x-y=0所截弦長(zhǎng)為2的圓的方程
分析 待定系數(shù)法運(yùn)用的過(guò)程,即是方程思想的運(yùn)用過(guò)程.有幾個(gè)“等待”確定的未知量,即需由題設(shè)條件列幾個(gè)方程.在圓的方程中有三個(gè)量a,b,r只需由題設(shè)條件列出有關(guān)a,b,r的三個(gè)方程.在方程思想的引領(lǐng)下,待定系數(shù)法的運(yùn)用就非常自如.數(shù)學(xué)思想是對(duì)數(shù)學(xué)理論的本質(zhì)的認(rèn)識(shí),而數(shù)學(xué)方法則是其數(shù)學(xué)理論的具體化.
二、在碰壁中歸納,竟顯數(shù)學(xué)思想的身價(jià)
數(shù)形結(jié)合思想,方程思想的學(xué)習(xí)對(duì)高二學(xué)生來(lái)說(shuō)并不是很困難,但在選修2-1的圓錐曲線(xiàn)中,對(duì)學(xué)生的數(shù)學(xué)思想,數(shù)學(xué)能力的要求就有了進(jìn)一步提高.如在求解離心率,漸近線(xiàn)時(shí),學(xué)生覺(jué)得有困難,這時(shí)在例題講解時(shí),歸納數(shù)學(xué)思想方法就很有必要.以不變的數(shù)學(xué)思想方法解決形形色色的各種題,讓他們胸有成竹,信心倍增.
例2 設(shè)橢圓的兩個(gè)焦點(diǎn)分別為F1,F(xiàn)2,過(guò)F2作橢圓長(zhǎng)軸的垂線(xiàn)與橢圓相交,其中的一個(gè)交點(diǎn)為p,若△F1PF2為等腰直角三角形,則橢圓的離心率為 .
分析 求離心率即求的是a,c兩量的關(guān)系,這個(gè)目標(biāo)先應(yīng)讓學(xué)生清楚.把求離心率的問(wèn)題轉(zhuǎn)化成求a,c兩量關(guān)系問(wèn)題,而從題設(shè)中得到的可能是a,b,c三量之間的關(guān)系,此時(shí)只需要把b用a,c表示即可.
解一 利用橢圓定義直接找a,c關(guān)系.
∵△F1PF2為等腰三角形.
∴|PF2|=2C,|PF1|=2 2 C.
∵|PF1|+|PF2|=2a, 即 2 2 C+2C=2a,∴( 2 +1)C=a,∴e= c a = 1 2 +1 = 2 -1.
解二 P c, b2 a ,∵△F1PF2為等腰三角形,∴|PF2|= F1F2 ,∴ b2 a =2C∴b2=2ac.∴a2-c2=2ac.∴e2+2e-1=0∴e= 2 -1.
例3 (2010浙江理科高考第8題)設(shè)F1,F(xiàn)2分別為雙曲線(xiàn) x2 a2 - y2 b2 =1(a.>0,b>0)的左右焦點(diǎn),若在雙曲線(xiàn)右支上存在點(diǎn)P,滿(mǎn)足|PF2|= F1F2 且F2到直線(xiàn)PF1的距離等于雙曲線(xiàn)的實(shí)軸長(zhǎng),則雙曲線(xiàn)的漸近線(xiàn)方程為( ).
A.3x±4y=0 B.3x±5y=0
C.4x±3y=0 D.5x±4y=0
分析 求漸近線(xiàn)方程y=± b a x,即找a,b兩量關(guān)系,與離心率一樣轉(zhuǎn)化成求a,b,c三量之間的關(guān)系.過(guò)F2作PO⊥PF1,O為PF1中點(diǎn)F2又到直線(xiàn)PF1的距離等于雙曲線(xiàn)的實(shí)軸長(zhǎng)2a∴ F2O =2a,∴ PO = 4c2-4a2 =2b.∴|PF1|=4b.再利用雙曲線(xiàn)定義即找到了a,b,c三量關(guān)系,∴|PF1|-|PF2|=2a.∴4b-2c=2a∴c2=(2b-a)2.
∴a2+b2=4b2+a2-4ab.∴3b2=4ab.∴ b a = 4 3 .
歸納:(1)題中運(yùn)用了數(shù)形結(jié)合思想,轉(zhuǎn)化思想,求離心率,漸近線(xiàn)問(wèn)題轉(zhuǎn)化成求a,b,c三量關(guān)系.
(2)尋找a,b,c關(guān)系,通常從兩個(gè)方向進(jìn)行“幾何與代數(shù)”,分析題設(shè)條件,充分挖掘幾何條件.
通過(guò)實(shí)例歸納,體會(huì)數(shù)學(xué)思想,讓學(xué)生從心底感受到在不變的數(shù)學(xué)思想下,方法才得到實(shí)現(xiàn),實(shí)實(shí)在在感受到數(shù)學(xué)思想力量的強(qiáng)大.
三、在反思中鞏固,體會(huì)數(shù)學(xué)思想的力量
1.多法并舉,不斷深化
方程的方法和數(shù)形結(jié)合的方法是解決解析幾何問(wèn)題的兩大方向,這兩種方法都要求學(xué)生在平時(shí)訓(xùn)練中,嘗試,比較.在練習(xí),比較中讓他們體會(huì)利用方程解決問(wèn)題時(shí)必須注重嚴(yán)密性,利用數(shù)形結(jié)合時(shí)要充分利用幾何性質(zhì),體會(huì)它的優(yōu)越性.通過(guò)一題多解,一題多變,拓展延伸的訓(xùn)練,引導(dǎo)學(xué)生多方位,多視角思考問(wèn)題,發(fā)現(xiàn)問(wèn)題.教會(huì)學(xué)生如何進(jìn)行多角度轉(zhuǎn)化,如何獲得解題思路,掌握數(shù)學(xué)思想.
例4 如圖,M是拋物線(xiàn)y2=4x上一點(diǎn),F(xiàn)是拋物線(xiàn)的焦點(diǎn),以Fx為始邊,F(xiàn)M為終邊的角∠x(chóng)FM=60°,求 FM .
解一 過(guò)M作MN⊥準(zhǔn)線(xiàn),垂足為N,記準(zhǔn)線(xiàn)與x軸交點(diǎn)為T(mén)
∵∠x(chóng)FM=60°,
∴∠NMF=60°, MN = MF .
∴△MNF為正三角形.∴∠NFT=60°.
在Rt△NTF中 TF =2,∴ NF = MF =4.
解二(方程思想) 過(guò)M作MS⊥x軸于S
令 MF =t,則 MN =t,△MSF中∠MFS=60°.∴ FS = t 2 . TS = TF + FS ,得 t 2 +2=t,解得t=4.
解三 直線(xiàn)MF方程為:y= 3 (x-1)設(shè)M(x1,y1).∴y= 3 (x-1).
y2=4x,消y得:3x2-10x+3=0.解得x1=3,x2= 1 3 (舍).∴ MF =3+1=4.
2.糾錯(cuò)反思,及時(shí)鞏固
“失敗是成功之母”,錯(cuò)了以后要讓學(xué)生反思此題考查了什么思想方法,以后會(huì)運(yùn)用這種思想方法的時(shí)候要注意什么?解題后反思能夠培養(yǎng)學(xué)生良好的思維品質(zhì),既可促進(jìn)“雙基”的掌握,又能加強(qiáng)知識(shí)的有效遷移,是提高解題能力的重要途徑,有了良好的思維品質(zhì),就有了良好的思維習(xí)慣,通過(guò)反思讓學(xué)生在不斷的知識(shí)聯(lián)系和整合中,豐富認(rèn)知結(jié)構(gòu)中的內(nèi)容.通過(guò)不斷地反思總結(jié),才能及時(shí)鞏固并運(yùn)用數(shù)學(xué)思想,才能在解題時(shí)做到有的放矢,思維優(yōu)化.
四、在運(yùn)用中提升,感受數(shù)學(xué)思想方法的強(qiáng)大
例5 設(shè)二次函數(shù)f(x)=ax2+(2b+1)x-a-2(a,b∈R,a≠0)在 3,4 上至少有一個(gè)零點(diǎn),求 a2+b2的最小值.
解 把等式看成關(guān)于a,b的直線(xiàn): (x2-1)a+2xb+x-2=0利用直線(xiàn)上的一點(diǎn)到原點(diǎn)的距離大于原點(diǎn)到直線(xiàn)的距離,即 a2+b2 ≥ |x-2|[] (x2-1)2+(2x)2 .
∴ a2+b2≥ (x-2)2 (x2-1)2+(2x)2 = 1 (x-2)+ 5 x-2 +4 2 ≥ 1 100 ,∵x-2+ 5 x-2 ,x∈ 3,4 是減函數(shù),∴當(dāng)且僅當(dāng)x=3時(shí)取最小值 1 100
此題巧用了a2+b2的幾何意義.把看似函數(shù)零點(diǎn)的問(wèn)題,從幾何角度,轉(zhuǎn)化成求點(diǎn)到直線(xiàn)的距離問(wèn)題,利用轉(zhuǎn)化思想使題目煥然一新,當(dāng)然還可用函數(shù),方程求解.讓學(xué)生在運(yùn)用中感受數(shù)學(xué)思想的強(qiáng)大,感受成功的喜悅.
興趣是最好的老師.在教學(xué)過(guò)程中,根據(jù)學(xué)情設(shè)計(jì)教學(xué)思想的教學(xué)目標(biāo),結(jié)合教學(xué)內(nèi)容適時(shí)滲透,及時(shí)總結(jié),反復(fù)強(qiáng)化,激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣,提高學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的熱情.用數(shù)學(xué)思想武裝學(xué)生,使學(xué)生真正成為數(shù)學(xué)的主人.