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        論向量在解決高中數(shù)學(xué)問(wèn)題中的應(yīng)用

        2019-03-07 03:49:20江蘇省宿遷中學(xué)
        天津教育 2019年17期
        關(guān)鍵詞:數(shù)學(xué)試題鈍角最值

        ■江蘇省宿遷中學(xué) 蔣 健

        高中數(shù)學(xué)試題復(fù)雜多變,應(yīng)用向量的幾何、坐標(biāo)運(yùn)算以及相關(guān)性質(zhì),對(duì)數(shù)學(xué)試題進(jìn)行轉(zhuǎn)化,可大大降低解題難度,使學(xué)生迅速找到解題突破口,提高解題正確性,幫助其樹(shù)立良好的解題自信,因此,授課中應(yīng)做好數(shù)學(xué)試題匯總,向?qū)W生展示向量在解題中的應(yīng)用,提高學(xué)生向量應(yīng)用意識(shí),使其牢固掌握、靈活應(yīng)用這一重要的解題工具。

        一、向量用于解答最值試題

        求解最值是高中數(shù)學(xué)最為常見(jiàn)的一種題型,解題方法多種多樣,可應(yīng)用均值不等式、函數(shù)、向量法求解,其中向量可化抽象為具體,不僅有助于理解題意,而且還能簡(jiǎn)化解題步驟,及時(shí)解出正確結(jié)果。

        授課中為使學(xué)生認(rèn)識(shí)到向量法在解答最值問(wèn)題中的妙用,掌握向量解題的技巧,應(yīng)優(yōu)選經(jīng)典例題,為其詳細(xì)板書(shū)解題過(guò)程,給其解答類似習(xí)題,提供良好指引。

        例1,已知a,b,c∈R,a+2b+3c=6,則a2+4b2+9c2的最小值為_(kāi)_____。

        很多學(xué)生看到該題目采用不等式知識(shí)求解,但多數(shù)無(wú)功而返,部分學(xué)生雖然得出正確結(jié)果,但花費(fèi)時(shí)間較多,代價(jià)太大,在測(cè)試中是不可取的。授課中,可引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)真觀察已知條件以及要解決的問(wèn)題,聯(lián)想所學(xué)的向量知識(shí),應(yīng)用向量方法解答。

        解題中可設(shè)m=(1,1,1),n=(a,2b,3c),根據(jù)向量 性 質(zhì)m · n≤|m| · |n|,可 得

        該題從向量角度入手,巧妙運(yùn)用向量性質(zhì)進(jìn)行轉(zhuǎn)化,經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單計(jì)算便得出正確結(jié)果,解法新穎,使學(xué)生眼前一亮,使其掌握解答最值問(wèn)題的又一重要思路,很好地鍛煉其解題思維,獲得預(yù)期教學(xué)效果。

        二、向量用于解答三角形試題

        解三角形是高考??碱}型,占有較高分值,通常應(yīng)用正弦、余弦定理進(jìn)行求解。但部分試題應(yīng)用向量知識(shí),可獲得事半功倍的良好效果,因此,授課中應(yīng)注重講解三角形相關(guān)知識(shí)的向量表示,引導(dǎo)學(xué)生構(gòu)建三角形與向量之間的關(guān)系。另外,創(chuàng)設(shè)相關(guān)問(wèn)題情境,鼓勵(lì)學(xué)生運(yùn)用向量法解答,并做好向量法解題的總結(jié)與反思,提高三角形試題解題效率。

        例2,在△ABC中,角A、B、C對(duì)應(yīng)的邊分別為a、b、c,若則△ABC 最小角的正弦值為:____。

        觀察可知,因題干中給出有關(guān)向量的已知條件,因此,學(xué)生不難想到應(yīng)用向量法解答。解答該題目的關(guān)鍵在于靈活轉(zhuǎn)化給出的等式關(guān)系,確定三角形的最小角,而后運(yùn)用余弦定理進(jìn)行求解,具體解題過(guò)程如下:

        在解答該題目中,部分學(xué)生盲目求解,未搞清楚最小角便急于計(jì)算,結(jié)果走不少?gòu)澛?。通過(guò)該題目的解答,可使學(xué)生深刻地認(rèn)識(shí)到向量的工具性以及在解答三角形試題中的重要性,很好地提高其應(yīng)用向量解答三角形試題的意識(shí),為其順利、高效解題奠定良好基礎(chǔ)。

        三、向量用于解答立體幾何試題

        立體幾何涉及的知識(shí)較多,對(duì)學(xué)生的空間想象能力要求較高。解答立體幾何試題有常規(guī)方法和向量方法,其中向量方法只要找到相關(guān)點(diǎn)的空間坐標(biāo),借助空間向量知識(shí)求解即可,對(duì)空間想象能力不好的學(xué)生而言是一種重要解題方法。授課中為使學(xué)生牢固這一方法,應(yīng)注重相關(guān)例題的講解,提高學(xué)生空間向量的應(yīng)用方法與技巧,靈活用于解答各類立體幾何試題。

        例3,如圖1,四棱錐P-ABCD 中,底面為矩形,PA⊥底面ABCD,PA=BC=1,AB=2,點(diǎn)M 在PC 上,試確定點(diǎn)M的位置,使得BP⊥面ADM。

        圖1

        圖2

        分析可知,該題目中存在三條邊垂直的情況,因此,可考慮采用向量法求解。以A點(diǎn)為原點(diǎn),以AB、AD、AP 三條邊為x、y、z 軸,建立空間直角坐標(biāo)系,如圖2所示。則P(0,0,1),A(0,0,0),B(2,0,0),C(2,1,0),D(0,1,0),設(shè)M(a,b,c),∵M(jìn) 在PC 上,則令1),即,(a,b,c-1)=λ(2,1,-1),則M(2λ,λ,1-λ),要想滿足BP⊥面ADM,則,則,可知M在靠近點(diǎn)P,CP線段的五等分點(diǎn)上。

        在立體幾何試題中確定點(diǎn)的坐標(biāo)難度較大,采用常規(guī)做法多數(shù)學(xué)生不知如何下手,而使用向量,將其轉(zhuǎn)化為坐標(biāo)的形式,問(wèn)題便迎刃而解。

        四、向量用于解答解析幾何試題

        高中數(shù)學(xué)中解析幾何試題以計(jì)算煩瑣、難度大而著稱,是各類測(cè)試的重要失分題型,因此,授課中為提高解析幾何試題的正確性,除為學(xué)生講解常規(guī)解題方法,還應(yīng)引導(dǎo)學(xué)生具備靈活應(yīng)用所學(xué)的意識(shí),即用好向量這一重要解題工具。以經(jīng)典題型為例,與學(xué)生一起分析,采用向量知識(shí)尋找解題突破口,使學(xué)生認(rèn)識(shí)到向量在解答解析幾何試題中的便捷性。

        例4,如圖3,橢圓的中點(diǎn)在坐標(biāo)原點(diǎn),焦點(diǎn)在x軸上,A1、A2、B1、B2為橢圓的頂點(diǎn),F(xiàn)2為右焦點(diǎn),延長(zhǎng)B1F2和A2B2交于點(diǎn)P,若∠B1PB2為鈍角,則該橢圓的離心率的取值范圍為:______。

        圖3

        解答該題的關(guān)鍵在于怎樣正確運(yùn)用“∠B1PB2為鈍角”這一條件。根據(jù)所學(xué)知識(shí)不難想到運(yùn)用向量知識(shí)可表示出鈍角這一條件,即,借助對(duì)應(yīng)的坐標(biāo)關(guān)系便可求解。

        由已知條件可知A2(a,0),B2(0,b),F(xiàn)2(c,0),B1

        解答解析幾何試題時(shí),能夠讀懂,正確利用已知條件是關(guān)鍵。通常將已知條件轉(zhuǎn)化為向量之間的關(guān)系,實(shí)現(xiàn)求解。正如本題,使用向量之間的關(guān)系表示鈍角,很快找到解題突破口。

        五、結(jié)語(yǔ)

        向量與高中數(shù)學(xué)其他知識(shí)點(diǎn)聯(lián)系緊密,在解題中應(yīng)用廣泛,可顯著提高解題質(zhì)量與效率,因此,授課中應(yīng)做好高中數(shù)學(xué)試題總結(jié),明確能應(yīng)用向量解題的題型,尤其針對(duì)不同題型優(yōu)選經(jīng)典習(xí)題,講解向量在解題中的具體應(yīng)用,鼓勵(lì)學(xué)生認(rèn)真體會(huì),反思解題過(guò)程,掌握向量解題的技巧,不斷提高解題水平與解題能力。

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