陳立勇
(四川省綿陽中學(xué)實驗學(xué)校 四川綿陽 621000)
直線參數(shù)方程是解析幾何中的有效工具,解題方法是解析幾何中常用的通性通法,因而得到了廣泛的運用,可以對幾何中的各種難點問題進行更好的解決,比如,存在性問題、最值、位置關(guān)系、軌跡方程、位置關(guān)系等。和一般式方程比較,使用直線的斜截式、點斜式方程更加簡便,無需討論斜率是不是存在,還可以對計算過程進行簡化,提升學(xué)生解題的效率和準確率。
基于點斜式推導(dǎo)出直線的參數(shù)方程,即y-y0=k(x-x0)。(x0,y0)是直線經(jīng)過的定點,k=tanα,α是直線的傾斜角,α∈[0,π)。直線方程是y=y0+tsina;x=x0+tcosα。無論α是鈍角、銳角,直線上已知點(x0,y0)處t=0,直線所有點都存在唯一對應(yīng)的t,沿著直線向上運動,參數(shù)t會不斷變大。這時的直線就好像是一條數(shù)軸,已知點(x0,y0)是數(shù)軸的原點,沿著直線向上是其正方向,數(shù)軸上所有點的刻度是該點處的參數(shù)t。數(shù)軸上任意兩點A,B的距離符合| AB|= |t1-t2|。在碰到直線上求弦長時就可以運用該知識點。
在空間解析幾何中,直線是貫穿整個過程中,不僅能運用直線的參數(shù)方程對各種分相交和垂直問題、二次曲面相切、相交進行研究,還可以重新證明課本中提到的一些數(shù)學(xué)結(jié)論,比如,幾種距離公式,點到直線、兩異直線距離和點到平面的距離[1]。
可以看到,兩種解法中,運用直線的參數(shù)方程解題要更具優(yōu)勢,可以對解題步驟進行簡化,解題思路也更明確。教師在教學(xué)中要讓學(xué)生掌握直線的參數(shù)方程的運用方法,通過正確的引導(dǎo),讓學(xué)生樹立用直線參數(shù)方程解題的意識。碰到如上面這種類型的題目時,學(xué)生就要把握住關(guān)鍵詞“相交”,之后運用參數(shù)方程寫出交點坐標,再結(jié)合題目中給出的信息逐步求解,提升學(xué)生的解題效率。
課本中包括幾種距離公式,分別是點到平面、兩異面直線間和點到直線間。其實課本上給出的這幾種距離定義都屬于最短距離,就分析層面來說,最短距離就是得到的距離函數(shù)的最小值,所以,運用直線與平面的參數(shù)方程可以重新求出幾種距離公式[2]。雖然課本中給出了距離公式,教師在教學(xué)中也可以引導(dǎo)學(xué)生對公式進行重新推導(dǎo),幫助學(xué)生更好的理解教材中距離的定義,也就是最短距離。還能夠讓學(xué)生學(xué)會數(shù)學(xué)分析中求解極值的方法,在碰到求垂直的問題時,就可以運用這種方法。
從二次曲面S外一點向曲面引切線,那么這些切線生成的曲線就是切錐面。特別地,若是曲面S為球面,那么切錐面就是圓錐面。比如,教師在教學(xué)中給學(xué)生展示題目“給定橢圓拋物面S,方程是z=3x2+4y2+1,求以原點O為頂點的切錐面的方程”。解這道題時,應(yīng)該先設(shè)M(x,y,z)為切錐面上任意一點(不是原點),直線OM上存在唯一的切點N,那么就有唯一的實數(shù)t,N的坐標是(tx,ty,tz),因為切點M在橢圓拋物面上,因此,坐標符合橢圓拋物面方程,得出tz=3(tx)2+4(ty)2+1,整理可以得到(3x2+4y2)t2-tz+1=0,結(jié)合有關(guān)條件可以得出Δ=z2-4(3x2+4y2)=0,進而得出切錐面的方程,即z2=4(3x2+4y2)。教師在教學(xué)中,若是碰到相切問題,就要引導(dǎo)學(xué)生運用直線的參數(shù)方程,將切點問題進行改變,變成關(guān)于參數(shù)t的一線二次方程的相等實根問題,幫助學(xué)生更好的解題。
綜上所述,直線的參數(shù)方程在幾何問題中得到了廣泛的運用,比如,解析幾何中的證明型問題、求幾何最值問題和解析幾何定值型問題等。雖然一般方法也能夠解答幾何問題,然而在很多題目中運用都比較復(fù)雜,學(xué)生的運算過程較多,且容易出錯。因此,教師要引導(dǎo)學(xué)生使用直線的參數(shù)方程,將復(fù)雜的方程進行簡化,進而讓學(xué)生更快更好的解決幾何問題,提升學(xué)生解題的效率和準確性,提升數(shù)學(xué)幾何問題的教學(xué)效果。