王偉
[摘 ?要] 圓錐曲線是一類開放性問題,問題的突破要求學生能夠針對問題條件,結合已有知識和策略方法對其深入探究,需要學生具備扎實的基本和相應的數(shù)學思想. 文章剖析圓錐曲線問題的背景,探究兩道代表性問題的突破過程,總結相應的解題策略,提出相應的教學建議.
[關鍵詞] 圓錐曲線;存在性;數(shù)值;幾何;面積;平行四邊形
問題背景
圓錐曲線是高中數(shù)學的重難點內容,高考特別注重對該內容的考查. 存在性問題是其中較為特殊的一類問題,包括與代數(shù)數(shù)值相關的存在性問題和幾何元素相關的存在性問題. 該類問題一般綜合性較強,除了可以考查圓錐曲線的定義、幾何性質、位置關系外,還常常與向量、方程、不等式等內容聯(lián)合考查,因此探索性強,具有極高的難度,需要學生采用一定的解題策略來加以突破,下面對其進行深入探究.
實例探究
圓錐曲線存在性問題常作為高考壓軸題出現(xiàn),數(shù)值類存在性問題有定值、最值等多種問題形式,而幾何元素類存在性問題有定點、定直線、定形狀等多種形式,下面結合實例加以探析.
評析:上述第(2)問探究四邊形OAPB為平行四邊形的情形,屬于圓錐曲線幾何形狀存在類問題. 求解時提煉出平行四邊形的特性,將其轉化為相應的代數(shù)條件,然后聯(lián)立直線與橢圓的方程,同樣結合韋達定理,通過設而不求的方式獲得了為平行四邊形時的條件,從而完成了問題的高效作答.
策略提煉
圓錐曲線存在性問題是一類較為典型的問題,具有較強的探究性. 從上述兩道題的突破過程來看,該類問題的求解具有一定的規(guī)律性,可以采用一定的策略,按照一定的流程進行,總結如下.
求解存在性問題一般采用“肯定順推法”,即將不確定的問題假設為存在,設出關鍵的元素條件(點坐標、線斜率、曲線參數(shù)等),聯(lián)立相關曲線的方程,結合問題條件構建相應的代數(shù)模型,通過設而不求的方式來完成求證.
另外,從上述兩道存在性問題的突破過程來看,可以將步驟細化為如下四步.
第一步:設出直線與曲線的交點坐標,如(x1,y1)和(x2,y2);
第二步:聯(lián)立直線與曲線的方程,通過消x或消y的方程,獲得相應的一元方程,再由韋達定理來表示相關參數(shù)關系式;
第三步:根據(jù)假設的存在性問題提煉相應的條件,結合第二步獲得的參數(shù)關系式來構建相應的代數(shù)模型;
第四步:深入分析代數(shù)模型,推理結果,確定問題情形是否存在.
其中第三步提煉存在性問題的成立條件是問題突破的核心,也是后續(xù)構建分析模型的基礎.在提煉條件時要注意兩點:一是確保提煉條件的全面性,必要時對其進行分類討論;二是確保所提煉條件的準確性,不能將性質條件與判定條件相混淆. 這就需要學生在復習時深入挖掘圓錐曲線的關系特性,形成系統(tǒng)的知識體系.
探究思考
圓錐曲線存在性問題屬于探究性問題,從上述兩道存在性問題突破過程來看,其解題過程和方法策略具有一定的代表性,有一定的參考價值,下面提出一定的教學建議.
1. 透視信息表象,挖掘問題本質
探究存在性問題的首要條件是精準審題,包括提取關鍵信息,讀懂題意,能夠從題干信息中獲得直切問題本質的內容. 例如上述問題中直線與曲線有兩個交點,實際上就是要求所聯(lián)立的方程判別式Δ>0;給出兩直線的乘積的值,實際上就是要求學生能夠根據(jù)直線方程來建立代數(shù)模型. 基于上述要求,教師在教學時就應注重圓錐曲線問題的審題環(huán)節(jié),引導學生逐字審題,讀懂題意,能夠發(fā)現(xiàn)題干信息中的關鍵詞,包括“有且”“僅有”“各異”等. 同時建立核心詞眼與圓錐曲線性質特征之間的關聯(lián),實現(xiàn)條件的具體化和代數(shù)化.
2. 回顧反思總結,形成解題策略
解題的意義在于“解一題,通類題”,即通過典型問題的探究突破,從中歸納總結出類型問題的解決思路和方法策略. 例如上述兩道典型存在性問題在突破時均是采用肯定順推的方式,假設情形存在,設出關鍵參數(shù),轉化存在性條件,聯(lián)立方程構建模型,通過設而不求細化證明. 因此在實際教學中教師不能僅開展考題的過程探究,而應將其上升到解題策略的歸納總結層面,引導學生回顧解題環(huán)節(jié),貫通整個解題思路,深入了解問題的基本結構,思考探究過程的關鍵步驟. 同時類比同類型題目,思考問題的異同,在解法上有哪些相似之處,以及該類問題在突破時涉及哪些思想方法,幫助學生逐步形成該類問題的解題策略.