劉峰
摘 要:解析幾何中經(jīng)常碰到處理取值范圍的問題,這類問題著重考查解析幾何與函數(shù)的綜合運(yùn)用. 下文以一道高三一模調(diào)研題為例,在用常規(guī)思路,通解通法的前提下,分析此類問題的切入點(diǎn)及后續(xù)處理方法.
關(guān)鍵詞:解析幾何;求解策略;調(diào)研試題
解析幾何中經(jīng)常碰到處理取值范圍的問題,這類問題著重考查解析幾何與函數(shù)的綜合運(yùn)用. 在這類問題中,往往最終化為函數(shù)值域問題,此時(shí)選取合適的變量尤為重要,所選變量最終決定函數(shù)形式及處理的繁簡(jiǎn);此外,此類問題的切入點(diǎn)往往是直接或間接設(shè)點(diǎn)或直線,切入點(diǎn)的選取往往又直接決定了變量的選取.
下文以一道高三一模調(diào)研題為例,在用常規(guī)思路,通解通法的前提下,分析此題的切入點(diǎn)及后續(xù)處理方法. 筆者就此問題的解題思路、策略進(jìn)行了整理歸納. 不妥之處,望同仁斧正.
題目:(2013年蘇錫常鎮(zhèn)四市高三調(diào)研第19題)已知橢圓E:+y2=1的左、右頂點(diǎn)分別為A,B,圓x2+y2=4上有一動(dòng)點(diǎn)P,P在x軸上方,C(1,0),直線PA交橢圓E于點(diǎn)D,連接DC,PB.
(1)若∠ADC=90°,求△ADC的面積S;
(2)設(shè)直線PB,DC的斜率存在且分別為k1,k2,若k1=λk2,求λ的取值范圍.
(1) 思路分析:在Rt△ADC中,已知斜邊AC=3,要求S△ADC,因?yàn)镾△ADC=DA·DC①或S△ADC=AC·高②,無(wú)論選用公式①還是公式②都離不開對(duì)點(diǎn)D的求解.下面給出3種常見解題策略.
策略1:設(shè)點(diǎn)D(xD,yD)→
DA2+DC2=AC2,
D在橢圓E上或kDA·kDC=-1,
D在橢圓E上或
D在橢圓E上,得D坐標(biāo)→DA,DC→S△ADC=DA·DC;
策略2:(同策略1)→D坐標(biāo)→S△ADC=AC·
策略3:設(shè)kDA→kDC=-→kDA,D→lDA,
kDC,C→lDC→交點(diǎn)D(用kDA表示)在橢圓E上→kDA→lDA,
橢圓E→D坐標(biāo)→S△ADC=AC·
說(shuō)明:策略1與策略2直接設(shè)點(diǎn)D坐標(biāo)求解,策略3間接設(shè)斜率kDA,求解出點(diǎn)D坐標(biāo),進(jìn)一步計(jì)算求解. 3種策略思路清晰,想法簡(jiǎn)潔,從計(jì)算量及充分運(yùn)用題目條件兩個(gè)角度講,策略2為第1小問的首選解題策略.
(2)思路分析:由條件出發(fā),點(diǎn)D,C及kAP,k1,k2都為未知變量,則解題時(shí)可從設(shè)點(diǎn)(D(xD,yD),P(xP,yP))或設(shè)斜率(kAP,k1,k2)入手;從所要求目標(biāo)思考,要求λ的取值范圍,就是要求的取值范圍,從而只要將化為關(guān)某個(gè)變量(xD,yD,xP,yP,kAP,k1,k2)的函數(shù),進(jìn)而求解此函數(shù)的值域即可.
策略1:設(shè)點(diǎn)D(xD,yD)→kDA=kPA,
kPA·k1=-1→k1,
D,C→k2,→λ=
(用xD,yD表示),
D在橢圓E上,
→λ=(關(guān)于xD(或yD)的函數(shù));
策略2:設(shè)點(diǎn)P(xP,yP)→P,A→
l,
橢圓E→點(diǎn)D坐標(biāo)→D,C→k2,
P,B→k1→λ=
(用xP,yP表示),
D在橢圓E上,→λ=(關(guān)于xP(或yP)的函數(shù)).
策略3:設(shè)kAP=k,A→lAP,橢圓E→D,
lAP,圓→P→D,C→k2,
P,B→k1→λ=(用k表示);
策略4:k1,B→lPB,
圓→點(diǎn)P坐標(biāo)→P,A→lPA,
橢圓E→點(diǎn)D坐標(biāo),C→k2(關(guān)于k1的函數(shù))→λ=(關(guān)于k1的函數(shù));
策略5:k2,C→lDC,
橢圓E→點(diǎn)D坐標(biāo)→D,A→lDA
圓→點(diǎn)P坐標(biāo),B→k1(關(guān)于k2的函數(shù))→λ=(關(guān)于k2的函數(shù));
策略6:k2,C→lDC,
橢圓E→點(diǎn)D坐標(biāo),A→kAD(關(guān)于k2的函數(shù))→k2=-→λ=(關(guān)于k2的函數(shù));
策略7:A,C,設(shè)D(xD,yD),
D在橢圓E上→kDA·k2(關(guān)于xD(或yD)的函數(shù))→λ==(關(guān)于xD(或yD)的函數(shù)).
說(shuō)明:策略1、2直接從設(shè)點(diǎn),策略3—6從設(shè)斜率出發(fā),單刀直入,一算到底,思維量小,雖計(jì)算量稍大,但屬于常規(guī)解法,易于入手,其中策略2—6都涉及直線方程與橢圓(或圓)方程的聯(lián)列,消元化為一元二次方程處理,此時(shí)若注意直線與橢圓(或圓)的兩交點(diǎn)中的一點(diǎn)A(-2,0)已知,則另一點(diǎn)的坐標(biāo)實(shí)已躍然眼前;策略7考慮了幾何性質(zhì),大大降低了計(jì)算量,無(wú)疑是第2小問的最佳解題策略.
一點(diǎn)感受:數(shù)學(xué)學(xué)習(xí)離不開解題,學(xué)生對(duì)數(shù)學(xué)概念的理解和掌握就是通過解題來(lái)完成的,所以教會(huì)學(xué)生怎么解題是教師必須認(rèn)真思考的問題,它也將直接影響學(xué)生學(xué)習(xí)的有效性. 在教學(xué)中,教師要展示的往往是正確結(jié)論和簡(jiǎn)潔的過程,問題的解決也是一帆風(fēng)順,但在學(xué)生實(shí)際的解題過程中,往往是充滿艱辛和錯(cuò)誤. 遇到一些較難題時(shí),學(xué)生的思維一時(shí)不能到達(dá),而采用將題目的求解過程整體展示,這樣學(xué)生的思維參與度就很底.
我們要提升解題教學(xué)的效率,就必須準(zhǔn)確把握學(xué)生的思維習(xí)慣以作為解題策略生成的起點(diǎn),從常規(guī)思路出發(fā),從通性通法入手,逐層深入,展示其自然性;對(duì)于超出學(xué)生思維習(xí)慣、認(rèn)知基礎(chǔ)的解題策略,教師可以深入挖掘其合理性,層層揭示.