北京市通州區(qū)潞河中學
白志峰 (郵編:101149)
高考圓錐曲線試題思想方法交匯強,能力要求高.試題通過解題策略的選擇、解題障礙的突破區(qū)分不同層次的考生,是拉開考生分數(shù)檔次的關鍵題目之一.
綜觀各套高考試題,多以直線與橢圓為載體.試題入口低、觀點高,突出考查解析幾何的基本知識、基本思想,兼顧對數(shù)學思想和數(shù)學能力的考查.試題從學科的知識交匯與思想體系去認識、把握解析幾何的核心思想——用代數(shù)的方法解決幾何問題.其核心的解題方法是坐標法.
所謂坐標法,就是建立坐標系,把幾何對象轉化為代數(shù)對象,把幾何問題轉化為代數(shù)問題,利用代數(shù)工具、方法研究并獲得結論,然后再解釋幾何對象.
圓錐曲線的解題教學方面存在兩個不良傾向:
其一,刻意地把幾何條件的轉化當作所謂的“亮點”.有的教師選擇一些幾何條件復雜、不易轉化利用的題目,竭力分析如何巧妙轉化,這樣只能增加教師授課的吸引力,但沖談了解析幾何基本思想的落實.有的教師從幾何條件的分析轉化出發(fā),列出多種方法,剩下的運算留待學生完成.事實上,幾何條件的轉化是為坐標法的順利實施提供支持的.綜觀各套高考試題,考生在讀懂題意方面沒有較大障礙,能夠盡快厘清條件信息,找到解題思路.其中,幾何條件的轉化并不復雜.
其二,過分的模式化訓練.好多教師習慣于題型歸類、方法總結.比如有的教師從易到難劃分題型:位置關系問題、最值與范圍問題、定點與定值問題、存在性探索性問題,等等,并且加以解題訓練.通過各類題目總結許多“解題模式”,這樣會給學生帶來負面的“條件反射”.事實上,不管何種題型、不論如何變化,說到底只有一種方法——坐標法.
那么,如何才能落實好坐標法呢?筆者根據(jù)自己的教學實踐覺得要把握好如下兩個問題:
第一,要善于促成學生形成可行的解題思路和有效的變通
解題思路的形成是解題者根據(jù)題目條件提供的信息和結論的目標指向,結合大腦儲存的數(shù)學知識、思想、方法,共同作用的結果.條件是基礎,結論是方向,變通是關鍵.教學實踐表明,學生在解答圓錐曲線綜合題時不是沒有思路,而是存在以下兩個問題:一是解題思路不可行,二是思路可行但變通不暢.找準了問題的關鍵,也就找到了教學的著力點.所以教學中教師既要善于促成學生形成可行的解題思路,又要善于促成學生形成有效的變換與溝通.
(Ⅰ)求動點P的軌跡方程;
(Ⅱ)設直線AP和BP分別與直線x=3交于點M、N,問:是否存在點P使得△PAB與△PMN的面積相等?若存在,求出點P的坐標;若不存在,說明理由.
(Ⅰ)P的軌跡方程為x2+3y2=4(x≠±1).
(Ⅱ)第一步:分析題意,形成思路.
可用條件:①P在橢圓x2+3y2=4(x≠±1)上;②直線AP和BP分別與x=3交于點M、N;③S△PAB=S△PMN.
目標指向:P點坐標(若存在).
這里必須明確何為P點存在?何為P點不存在?
設P(x0,y0),若關于x0(或y0)的方程有解,且x0∈[-2,2]時,則P點存在,否則P點不存在.于是就需要建立關于x0的方程,那么如何建立呢?考慮條件③,面積相等是幾何條件,其代數(shù)表達如何?思路由此展開.
因為S△PAB=S△PMN,則
④
⑤
接下來,需將④、⑤坐標化.設點M、N的坐標分別為(3,yM),(3,yN),
④?2|x0+y0|=|yM-yN|(3-x0)
⑥
⑤?|PM|×|PN|=|PA|×|PB|
⑦
第二步:合理轉化,有效變通.
⑥的問題是字母過多,如何減少,這就是變通的問題了.條件②的本質是三點共線,可實現(xiàn)用P點坐標表示M、N的坐標:
法一:利用直線AP與直線x=3求交點M,直線BP與直線x=3求交點N;
法二:利用kAP=kAM,kBP=kBN;
對于⑦, 學生容易列出四個“兩點間距離”,進而陷入窘境,停滯不前.此時必須進行有效的轉化,方可進行下去.這個教學環(huán)節(jié)正是培養(yǎng)學生形成敢于碰硬、不服輸?shù)囊庵酒焚|的有利時機.結合圖形仔細分析,轉化為射影之比:
第三步:規(guī)范書寫,完成解答.
根據(jù)以上分析,不難形成多種解題方法,這里略.
只有第一、第二兩步處理的合理到位,才能形成有效的解題思路,教師的引導作用的重點應該在第二步,第一步和第三步只要留足一定的時間和空間,學生是能夠獨立完成的.
有效的解題策略、思路、方法,不是教師告訴學生的,而是學生自己生成的.教師要回避“告訴式”的教學方式.教師的作用是引導學生找到一種正確的可行的思路,并且經(jīng)過一段時間的訓練成為學生的自發(fā)行為.
教學時應該圍繞坐標法展開,從不同角度切入,用多種方法解答.既要重視一題多解,又要重視多題一解.通過一題多解開拓思路,通過多題一解把握本質.
第二,不可回避運算,要讓學生想得出來、算得出來
數(shù)學運算是數(shù)學核心素養(yǎng)之一.運算能力包括分析運算條件、探究運算方向、選擇運算方法、確定運算程序等一系列過程中的思維能力,也包括在實施運算過程中遇到運算障礙而調(diào)整運算的能力.解析幾何試題承載著高考對運算能力的考查要求,試題對于運算量的大小、運算長度的設置、運算障礙的設置都是經(jīng)過慎重考慮的,在整個試卷里是合理配套的,因而也是考生應該具備的,不可回避的.
教師要有如上的認識.不能一味引導學生規(guī)避運算,要鼓勵學生敢于運算、善于運算,提高克服障礙的勇氣和信心,這也是考試說明中的數(shù)學“個性品質要求”.
例2已知拋物線y2=4x,點R(1,2),過點Q(1,1)作直線交拋物線C于不同兩點A、B,若直線AR、BR分別交直線l:y=2x+2于點M、N,求|MN|最小時直線AB的方程[2].
教學時,發(fā)現(xiàn)一學生給出如下解法片段:
⑧
同理直線BR的方程為
⑨
⑩
至此停滯不前,怎么辦?學生的解題思路何嘗不是立足根本,正規(guī)正矩的解法呢!而且極具代表性.該生能算到這一步確實不易,說明他的運算很準確,值得肯定與表揚.所以教師不要急于拋出自己的想法,或急于展示其他學生的成功解法.應該順應該生思路,引導學生共同分析、評價,找出問題,找出方法,讓學生在比對與評價中學會怎樣處理問題.
停滯不前的原因顯然是變量過多.如何減少變量呢?肯定還有一些條件未利用.這個原因一經(jīng)提出,眾生發(fā)現(xiàn):
代入⑩,即可繼續(xù)化簡.
師:好!“點在曲線上,則點的坐標滿足曲線的方程”,反之呢?
生:“點的坐標滿足曲線的方程,則該點在曲線上”.
師:這正是解析幾何的基本思想之一.只所以停滯不前,是因為這種意識不強烈.
教師要抓住這一有利時機,幫助學生強化“點在曲線上,則點的坐標滿足曲線的方程;反之,點在曲線上,則點的坐標滿足曲線的方程”,這一解析幾何基本思想的理解和認識.此時此刻,學生的思維是活躍的.又有不少學生發(fā)現(xiàn)將代入⑧⑨先化簡,再解交點更簡單.
教師肯定與表揚之后,留出時間讓學生做下去,看誰做得又對又快!在最后處理目標函數(shù)最值時,又是一個節(jié)點,本文不再贅述.
課堂上留足時間、空間讓學生想出來、做出來,并進行“策略選擇、運算方法、障礙調(diào)整”等方面的反思、提煉.通過這樣的過程可以讓學生體驗成功的樂趣,樹立戰(zhàn)勝困難的信心,培養(yǎng)鍥而不舍的意志品質.
結束語:新一輪課改后的高考改革已見端倪.解析幾何綜合題依然是高考的熱點和重點,必將??汲P?,所以難免由陌生之感而產(chǎn)生難度.但無論如何,都不會離開解析幾何的學科本質.解題教學的重點是有效的解題思路的形成和運算的順利進行.說到底就是要:明確一種思想——用代數(shù)的方法解決幾何問題;強化一種方法——坐標法;樹立一種態(tài)度——解決問題;培養(yǎng)一種品質——不服輸.
1 劉勝林. 一道周測試題的解法探析與教學反思[J]. 數(shù)學通訊,2017(3):38