周 寅
(福建省福州文博中學,福建福州 350000)
在高中數(shù)學“直線與圓”這一章節(jié)中,許多題型在兩解范疇內,因此,選擇合適的解題策略至關重要,其中,解題答案的完整性,更是這一章節(jié)的重點[1]。從學生的實際解題情況可以看出,大部分學生解題答案缺乏完整性,缺少兩解或在兩解中取舍不正確等問題普遍存在。
在直線的兩解問題中,需要格外注意截距問題和點線距離問題,這是高考的考點。
截距問題又可以分為截距相等或截距成倍數(shù)關系等情況。
1.截距相等
【第一題】設直線過定點P(2,3),且與x 軸的截距和y 軸的截距相等,求直線方程.
解析:首先,由于直線過P(2,3),可設該直線方程的表達式為y-3=k(x-2);其次,求解該直線的橫截距和縱截距,當y = 0,該直線的橫截距為當x=0 時,該直線的縱截距為3-2k;最后,根據(jù)題目條件,橫截距與縱截距相等,即求解得知或k = -1,然后將k 的值代入直線方程表達式中,即得到3x-2y=0 或x ∣y-5=0.
【第二題】設直線過定點P(-5,2),且該直線的橫截距與縱截距相等,求直線方程.
解析:該題可討論直線過原點或者不過原點兩種情況。第一,當直線經(jīng)過原點時,可設直線方程為y = kx,將P 點代到該直線方程中,即得,所以直線方程為2y+5x=0.第二,當直線不經(jīng)過原點時,可設直線方程為,將P 點代入直線方程中,可得a = -3,所以該直線方程為x+y+3=0.綜上所述,該直線方程的表達式為2y+5x-0 或x+y+3=0.
學生在求解截距相等的直線問題中,通常情況下只會得出一種答案,而忽略了一種特殊情況,即截距為零。學生在求解這類問題時,必須深刻理解截距的概念,并且區(qū)分截距與距離的不同,距離只能為正數(shù)或零,但是截距可以取值為負數(shù)、零以及正數(shù)。所以,在解題時,學生必須針對不同情況下的截距取值展開討論。
2.截距成倍數(shù)關系
【第三題】設直線經(jīng)過點P(-2,2),且橫截距是縱截距的2 倍,求直線方程.
解析:在求解這道題目時,學生要考慮到縱截距可能為零的情況。假設橫截距為a,縱截距為b,第一種情況,考慮縱截距為零的情況,此時假設直線方程表達式為y = kx,將點P 代入該方程表達式中,可以求解得知k = -1,所以直線方程為y = -x.第二種情況,即縱截距不等于零,此時可得到直線方程表達式為x+2y-2=0.綜上所述,直線方程表達式為y=-x或者x+2y-2=0.
學生在求解這類截距問題的過程中,往往未能全面考慮橫截距或縱截距可能會存在等于零的情況。如果學生采用的方式假設直線方程時,只能得到一種解,而忽略了直線有可能會經(jīng)過原點的情況。所以,學生在求解這類截距問題時最好采用點斜式,這樣才能夠保證答案的完備性。
【第四題】設直線過點P(2,-5),并與點A(3,-2)和點B(-1,6)的距離相等,求該直線方程.
解析:求解這道題目也存在兩種情況。第一,AB 兩點在直線的同側,即直線的斜率與直線AB 相等,兩直線平行,可得直線的斜率為k = -2.第二,AB 兩點在直線的異側,即直線經(jīng)過AB 線段的中點(1,2),此時可以求解得到直線的斜率為k = -7.所以,該問題中的直線有兩條,即直線方程表達式分別為2x+y+1=0 和7x+y-9=0.
學生在求解這類距離問題時,往往未能全面考慮兩點與直線的位置關系。所以,學生在求解這類距離問題時,一定要分類討論。
圓是一種特殊的圖形,不僅是軸對稱圖形,同時還是中心對稱圖形,具有很多非常特殊的性質。由于圓具有多方面特殊性,因此,在關于圓的題型中,經(jīng)常會遇到一些題目較難或存在很難思考到的點,兩解問題更是非常普遍。
【第五題】已知圓O 的內接三角形ABC,其中BC 邊的長度為4,B 點到圓心O 的距離為4,求角A 的度數(shù).
解析:在求解該問題時,A 點可能在BC 弦所對的優(yōu)弧或劣弧上面。因此,應該分成兩種情況進行討論。第一種情況,假設A 點在BC 邊所對的優(yōu)弧上,此時可以分別連接OB 和OC,并從O 點引直線OD,使其垂直于邊BC(如圖1),即可以得到BD=2.因此,在RTΔODB 中,OB=4,DB=2, 所 以,∠BOD=30°,∠BOC=60°,所以可知∠BAD=30°.
第二種情況,即考慮A 點在BC 弦所對應的劣弧上(如圖2)。此時,同樣可以求解得到∠BOC=60°,所以由弧的關系,可以得到∠BAC=150°.
學生在求解這類問題時,只會想到圓心在ΔABC 內,忽略了圓心有可能位于ΔABC 外。
【第六題】假設圓A 的半徑為4,且該圓與另一個圓B 相切,其中,圓B 的方程表達式為x2+y2-4x-2y-4=0,同時,該圓與直線y=0 也保持相切的關系,求圓A 的方程表達式.
解析:在求解該圓的方程表達式時,首先設圓A 的方程為(x-a)2+(y-b)2= r2,由于圓與直線y = 0 相切,即圓與x 軸相切,且該圓的半徑為4,可得b = 0,r = 4,則圓A 的圓心坐標存在兩種情況,(a,4)或(a,-4).由于該圓與圓B 相切,而圓B 的圓心坐標為(2,1),半徑為3.要將相切分為內切和外切兩種情況討論,所以兩者圓心距離為1或7.當圓心為(a,4)時,此時(a-2)2+(4-1)2= 72或者(a-2)2+(4-1)2= 12(無解),此時可解得同理,當圓心坐標為(a,-4)時,解得
圖1
圖2
學生在求解這類問題時,往往會忽略兩個方面,第一個方面,學生想到圓心在直線x 軸的上方的情況,卻忽略了圓心有可能位于x 軸的下方,忽略存在圓心坐標為(a,-4)的情況;第二個方面,學生僅想到外切,卻忽略了內切的情況,導致解答得出的答案缺乏完整性,不夠全面。
綜上所述,在高中數(shù)學直線或圓的問題中普遍存在兩解的問題,在求解直線截距問題時,必須考慮截距可能等于零的情況,以及該直線經(jīng)過原點或不經(jīng)過原點兩種情況,并且在假設直線方程式時學生應該盡量選擇使用點斜式方程。在計算點與直線距離的問題時,學生應該充分考慮直線與點平行、直線過點等情況。在圓的問題上,學生要多考慮圓與其他圖形是否會存在多種不同的情形等。學生必須加大對此類問題的重視程度,做到考慮全面,以保證答案的完整性。