摘要:圓錐曲線有很多優(yōu)美和諧的性質(zhì),幾何畫板在探究圓錐曲線性質(zhì)方面有很大優(yōu)勢.選擇圓錐曲線中合適的題目開展研究性學(xué)習(xí)可以提高學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣,發(fā)散能力,創(chuàng)新意識.
關(guān)鍵詞:類比;實驗探究;幾何畫板;圓錐曲線:應(yīng)用
筆者在和高三學(xué)生一起借助幾何㈣板塒一道橢圓模擬題進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)時,探究得到網(wǎng)錐曲線的又一組優(yōu)美性質(zhì),現(xiàn)整理出來,以供同行和高三學(xué)生參考.
題目
特殊化
由(2)知,兩條切線相互垂直,我們知道.圓可以看做是長短軸相等的特殊的橢圓.通過類比,很容易發(fā)現(xiàn)在圓中有如下結(jié)論.
已知圓O1:x2+y2=r2,過圓O2:x2+y2=2r2
推廣
圓的上述結(jié)論能否進(jìn)一步在橢圓、雙曲線、拋物線中推廣呢?經(jīng)過一番實驗探究,獲得以下性質(zhì).
評注:定理l有以下變式:設(shè)橢圓C2的任意一條切線交橢圓C1于T1,T2兩點,則橢圓C1在T1,T2處的切線互相垂直且它們的交點的軌跡是圓O.(仿此可寫出定理3、定理5的類似變式,本文略)
評注:定理2也有以下變式:圓O的任意一條切線交橢圓C1于T1,T2兩點,橢圓c1在T1,T2處的切線交于點P,則有(1)以T,T2為直徑的圓過點O;(2)若兩切線斜率存在,則它們的乘積為;(3)點P的軌跡是橢圓C1.(仿此可寫出定理4、定理6的類似變式,本文略)
拋物線可以看做是一個焦點在無窮遠(yuǎn)處的橢圓.定理1中的圓O和定理2中橢圓C2都變成了直線,定理l中的橢圓C2退化為一點
證明:(l)顯然過點P作拋物線的切線斜率存在,故設(shè)切線ι的方程為y-yo=
由題意知,兩切線的斜率kl,k2是方程⑨的兩相異實根.由根與系數(shù)的關(guān)系得kI·k2=-l,所以PT1⊥PT2
定理6 已知拋物線y2=2px(p>0).過直線x=-2p上任一點P(-2p,yo)作拋物線的兩條切線,兩切點分別為T1,T2(如圖7),則有
(1)兩切線的斜率分別記為k1,k2,那么k1·k2=-1/4;
(2)OT1⊥OT2;
(3)點O在切點弦T1T2上的射影H的軌跡是圓(x-p)2+y2=p2(除去原點).
證明:(1)顯然過點P(-2p,yo)作拋物線的切線斜率存在.故設(shè)切線方程為
(1)求雙曲線C的方程:
(2)設(shè)直線ι是圓O:x2+y2=2 上動點P(xo,Yo) (xoyo≠0)處的切線,ι與雙曲線C交于不同的兩點A,B,證明:∠AOB的大小為定值.
(1)求橢圓E的方程:
(2)是否存在圓心在原點的圓,使得該圓的任意一條切線與橢圓E恒有兩個交點A,B,目若存在,寫出該圓的方程,并求|AB|的取值范圍,若小存在說明理由.
反思
現(xiàn)行人教版《普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書·數(shù)學(xué)(A版)》教材的一個突出特點是:“科學(xué)性”與“思想性”統(tǒng)一.具體說就是利用數(shù)學(xué)內(nèi)容的內(nèi)在聯(lián)系.使不同的數(shù)學(xué)內(nèi)容相互溝通,提高學(xué)生對數(shù)學(xué)的整體認(rèn)識水平.特別地,在教科書中強(qiáng)調(diào)類比、推廣、特殊化、化歸等思想方法.盡最大可能展示以下常用的邏輯思考方法:
以使學(xué)生體會數(shù)學(xué)探索活動的基本規(guī)律,逐步學(xué)會借助數(shù)學(xué)符號和邏輯關(guān)系進(jìn)行數(shù)學(xué)推理和探究,推求新的事實和論證猜想,從而發(fā)展學(xué)生認(rèn)識事物的“數(shù)”“形”屬性和規(guī)律、處理相應(yīng)的邏輯關(guān)系的悟性和潛能,養(yǎng)成邏輯思維的習(xí)慣,能夠有條理地、符合邏輯地進(jìn)行思考、推理、表達(dá)與交流,章建躍博士稱其為數(shù)學(xué)教學(xué)的“基本套路”,如果我們在平時教學(xué)中一有機(jī)會就對學(xué)生進(jìn)行這方面的訓(xùn)練,久而久之,學(xué)生提出問題、解決問題的能力就會大幅提高,激發(fā)學(xué)生探究欲望.提高學(xué)生的創(chuàng)新意識也就不是空談了.
在高考復(fù)習(xí)中,在課堂上適當(dāng)引入一些高考真題或有一定價值的模擬題,對它進(jìn)行一番探索是一件非常有意義的事情.或一題多解,從考查學(xué)生知識與能力的角度.開發(fā)試題的教學(xué)功效:或追根溯源,尋找命題的背景材料,追蹤命題人思想的足跡:或變式推廣,從特殊到一般、從一題到一類,發(fā)掘藏在試題中的更多優(yōu)美性質(zhì),這樣不僅可以提高學(xué)生的探究能力和創(chuàng)新意識,還能激發(fā)學(xué)生學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的興趣.