0)的直線l與C交于A、B兩點,|AB|=8。(1)求直線l的方程;(2)求過A、B且與C的準線相切的圓的方程。解析幾何題從20題的位置調(diào)到19題的位置,難度降了,但從學生高考得分情況看,這道題得分率卻沒有想象的高,究其原因,這道題所考查的數(shù)據(jù)分析、數(shù)學建模、數(shù)學抽象、數(shù)學運算、直觀想象及邏輯推理等"/>
【中圖分類號】G633.6 ?【文獻標識碼】A 【文章編號】2095-3089(2019)30-0110-02
2018年全國Ⅱ卷理科數(shù)學第19題是:設拋物線C:y2=4x的焦點F,過F且斜率為k(k>0)的直線l與C交于A、B兩點,|AB|=8。(1)求直線l的方程;(2)求過A、B且與C的準線相切的圓的方程。
解析幾何題從20題的位置調(diào)到19題的位置,難度降了,但從學生高考得分情況看,這道題得分率卻沒有想象的高,究其原因,這道題所考查的數(shù)據(jù)分析、數(shù)學建模、數(shù)學抽象、數(shù)學運算、直觀想象及邏輯推理等數(shù)學核心素養(yǎng)全面,新穎別致,且內(nèi)涵豐富,是一道獨具匠心、難得的好題,對我們的教學和復習工作可以起到良好的導向作用,尤其是對學生全方位培養(yǎng)和數(shù)學核心素養(yǎng)的滲透兩方面教學上的實踐,會讓師生都有所收獲,值得認真的研究和探討。
一、習題背景
這道題的第1問源自選修2-1第2章第4節(jié)“拋物線”一節(jié)2.4.2例4,是例4的逆命題。作者出題的意圖是為了鞏固、加深理解拋物線定義的作用,即點點距與點線距的相互轉(zhuǎn)化,讓學生體會弦長公式的一類化簡問題,即求過焦點的弦長問題。
這道題第2問源自必修2第4章“圓與方程”章末復習參考題B組第1題。兩個問題都可以從代數(shù)和幾何兩個角度深入思考求曲線方程問題,是從通性通法上考查了求曲線方程的待定系數(shù)法的步驟,如何列出簡便易于計算的方程是求解的關鍵。
二、教學實踐
這道題考查了求曲線方程問題,將直線、圓、圓錐曲線巧妙的融合在一起,檢測了學生的數(shù)學核心素養(yǎng),通過重新組合與有機滲透,體現(xiàn)了高考題源于教材的基礎上適度創(chuàng)新、穩(wěn)中求變的特點。教學設計中主體在引導學生勤于思考,增加學生活動經(jīng)驗上面,用學生的想法指導學生,幫助學生選擇方法,在強化每一種方法需要注意的細節(jié)上下功夫,在體現(xiàn)“四基”、“四能”夯實基礎上下功夫,體現(xiàn)了面向全體同學,追求最優(yōu)化目標的理念。
教學過程:
首先師生共同看題,師生一同朗讀,共同分析。
教師:看到y(tǒng)2=4x能想到什么?
同學們會想到拋物線的幾何量和圖形,由步驟,準確畫出圖形。
教師引導學生共同來解決第1個問題。第1個問題要求直線的方程,所求直線經(jīng)過焦點F,交拋物線得|AB|=8,同學們思考用什么形式的方程來表示直線?在這里未知數(shù)是斜率k,我們怎么求出這個未知數(shù)?我們可以想到要找到未知數(shù)k的等量關系。
教師追問:題目中有這個等式嗎?同學們會想到|AB|=8,怎么用這個長度列出未知數(shù)k的等式?
有的說:|AB|=|AF|+|BF|,教師追問:為什么這么想?
同學回答:因為已知拋物線的定義,設A(x1,y1)、B(x2,y2)(學生回答,教師板書)
∴x1+x2=6,再由待定系數(shù)法,聯(lián)立直線和拋物線方程,求出直線方程。
這個過程中教師引導學生注意兩個問題:一是k>0這個條件,如果審題不細,沒有關注到這個條件,學生會得出l的兩個方程,產(chǎn)生增根。另外這也是使用韋達定理之前必須要有的推理過程,只有先確定聯(lián)立后關于x的方程的類型,即確定二次項系數(shù)不為0,然后通過判別式判斷方程有兩實根,最后才能用韋達定理,即便是這道題之前同學們推導過拋物線內(nèi)一點與對稱軸不平行且不重合的直線一定交于兩點,在這里△>0這一推理過程也不能省略,可以略去求判別式的具體表達式的步驟。二是求k的式子不同,有的直接化成整式;也有可能先通分后,再化成整式;還有的會使用換元后,再計算。通過對照,同學們能體會到,這都是要達到簡化運算的目的,提高了學生在運算中化簡的意識。
為了達到鞏固和加深理解應用定義的意識,教師與同學們分享其他同學的列式想法。
有的用兩點間距離公式表示弦長。
教師肯定同學的做法:這是求弦長最基本的想法,也是圓錐曲線求弦長最一般的方法。教師指出“在表示弦長的時候這種想法可以用最后兩個表達式之一表示就可以,用兩點間距離公式推導的過程可以省略”。教師引導學生分析這兩種列式的異同,同學們會想到:這兩種想法都能列式求出斜率k的值,不過使用弦長的一般公式要求出韋達定理的兩個式子,還有開方和平方運算;板書的想法只需求出韋達定理的一個表達式就可以了,運算量減小了。教師指出同學們要注意使用弦長公式時要看已知條件?!爸挥蓄}中已知弦所在的直線經(jīng)過焦點時,才能用這種化簡的弦長公式列式,如果已知弦所在的直線不過焦點,就必須用一般的弦長公式進行列式”。
思路快的會提出用直線的傾斜角來表示AB長,教師先肯定這種解法求解快,同時引導學生根據(jù)同學們求解時不同的處理辦法進行比較。
經(jīng)過比較,同學們看出第一種做法中,由角的正弦值求角,缺少限制條件,會失分,第二種方法不需要考慮限制條件的影響,同學們體會到在運算中需要提高整體代入設而不求的意識,避免增加運算步驟,沒有考慮限制條件而失分。
在這里老師強調(diào):一是這種方法建議同學們在選擇填空題中使用。二是請同學們課后思考,如果已知拋物線焦點在y軸上,那么經(jīng)過焦點的弦長公式變形式會是什么樣的?希望同學們在推導公式的過程中,加深理解和記憶。
針對這一過程,同學們會提出,這里的四邊形AA1B1B一定是直角梯形嗎?不能是矩形嗎?通過討論,同學們確定所求的四邊形AA1B1B一定是直角梯形。教師指出:在研究與拋物線焦點弦有關弦長問題時幾何法是經(jīng)常用到的方法。同學們意識到在用幾何法研究問題時應培養(yǎng)自己有先定位、定形、再定量計算的良好思維習慣。
教師導課:第一問我們求的是直線方程,只需求一個未知數(shù)k,列方程解出來,這個過程稱作待定系數(shù)法;第二問我們要求圓的方程,也要用待定系數(shù)法,這里需要待定的系數(shù)是圓心坐標和半徑3個未知數(shù),需要尋求3個方程,如何列出簡便利與運算的方程是求解的關鍵。
比較中,同學們意識到,無論哪一種方法,最后都能解決問題。同學們明白一個道理:很多時候,同學們思考得多,對題深入理解,對圓錐曲線定義的深入理解,反應在計算上,算的就會少;如果想得少,那相對來說就要多算了。
三、教學啟示
1.關注知識間的相互聯(lián)系。初中我們學了函數(shù)的定義,研究了基本函數(shù),到高中又一般的定義了函數(shù),曲線一章的學習是函數(shù)知識的推廣和加深,探討研究一般曲線的過程,讓學生體會用代數(shù)的方法研究幾何問題,檢測學生的運算能力。
2.關注數(shù)學核心素養(yǎng)的考查。習題教學中應注重條件分析和需求結論的探究,恰當?shù)慕?,嚴謹?shù)耐评?,從?shù)和形方面深入思考所求問題,恰當?shù)姆诸愑懻?,可以針對不同情況,各個擊破,分而解決,全面思考問題,既能化難為易,又使條理清晰。要在全面提高學生的數(shù)學素養(yǎng)上下功夫,通過典型例題,多角度思考,多方位討論,去梳理基礎知識,訓練思想方法,強化解題技能,這是幫助同學們?nèi)嫣岣邤?shù)學素質(zhì)的有效途徑,應該引起我們足夠重視。
3.關注“四基”、“四能”夯實基礎。高考題涉及的知識點十分豐富,有直線、圓、拋物線的定義及其位置關系等,只有熟練的把握住上述各個知識點,解答本題才能有章可循、得心應手。教學中設計有效問題情境,引導學生勤于思考,增加學生的活動經(jīng)驗,發(fā)現(xiàn)問題、提出問題、分析問題的過程中用學生的想法指導學生,幫助學生選擇方法,在每一種方法需要解決的問題上下功夫,有利于培養(yǎng)學生思維發(fā)展的廣闊性,提倡批判性和創(chuàng)新性。
作者簡介:
袁英(1972-),女,河北撫寧人,牡丹江市第一高級中學教師,本科,理學學士,中學高級職稱,市名優(yōu)工程“研究型教師”,市數(shù)學學科帶頭人,主要從事中學數(shù)學教學研究。