夏炳文
摘要數(shù)學(xué)教學(xué)離不開解題教學(xué),通過對(duì)解題之后的回顧反思,不僅可對(duì)解題過程有較全面的認(rèn)識(shí),還可以使理解進(jìn)入深層結(jié)構(gòu)并起到觸類旁通的效果,真正實(shí)現(xiàn)做一道題,通一類題,變多道題,從而提高解題教學(xué)的有效性.
關(guān)鍵詞解題理論;解題分析;回顧反思
美國(guó)數(shù)學(xué)家G·波利亞說(shuō):“數(shù)學(xué)問題的解決僅僅只是一半,更重要的是解題之后的回顧”[1], 他在《怎樣解題》中將解決問題時(shí)思維的自然階段分成四個(gè)階段——弄清問題、擬定計(jì)劃、實(shí)現(xiàn)計(jì)劃、回顧反思,并重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)了回顧反思是最容易被忽略的,卻是最重要的, 所以將其作為解題的必要環(huán)節(jié)而固定下來(lái).解題應(yīng)有兩個(gè)方面的反思,一是解題層面的回顧反思,二是學(xué)會(huì)解題層面的回顧反思,反思解題過程是否嚴(yán)謹(jǐn)?反思解題方法是否可以優(yōu)化?反思題目是否可以推廣和變式?等等.
在目前的解題教學(xué)中,很多老師和學(xué)生為了解題而解題,大搞題海戰(zhàn)術(shù),試圖通過窮盡題型而達(dá)到熟能生巧,不重視解題后的回顧反思,從而降低了解題教學(xué)的有效性,學(xué)生到下次解題時(shí)又重復(fù)“昨天的故事”,所以筆者認(rèn)為讓回顧反思成為教學(xué)常態(tài),從反思中培養(yǎng)正確的數(shù)學(xué)思維方式和數(shù)學(xué)能力才是提高解題教學(xué)有效性的重要途徑.現(xiàn)舉例一則,以饗讀者.
題目已知拋物線C:y=x2,直線l:x+y+1=0,設(shè)P為直線l上的一動(dòng)點(diǎn),過點(diǎn)P作拋物線C的兩條切線PA和PB,其中A,B為切點(diǎn).證明直線AB過定點(diǎn).
這是筆者在進(jìn)行解析幾何教學(xué)時(shí)選擇的一個(gè)例題,在波利亞的解題理論指導(dǎo)下,引導(dǎo)學(xué)生先弄清問題,然后擬定計(jì)劃,最后實(shí)現(xiàn)計(jì)劃如下:
則直線AB的方程為y=x0ax+AaB+CB,即直線AB過定點(diǎn)-AaB,CB.
結(jié)論1已知拋物線C:x2=2ay(a≠0),直線l:Ax+By+C=0(B≠0),
點(diǎn)P在直線l上,過點(diǎn)P作拋物線C的兩條切線PA和PB,其中A,B為切點(diǎn),則
直線AB過定點(diǎn)-AaB,CB.
反思4 此結(jié)論以拋物線為載體,如果載體換成橢圓或雙曲線,是否也有相應(yīng)的結(jié)論呢?
探究已知橢圓C:x2a2+y2b2=1(a>b>0),直線l:Ax+By+C=0(C≠0),點(diǎn)P在直線l上,過點(diǎn)P作橢圓C的兩條切線PA和PB,其中A,B為切點(diǎn),則直線AB是否過定點(diǎn)?若過定點(diǎn),定點(diǎn)坐標(biāo)是什么?
解設(shè)P(x0,y0),由解法3知直線AB的方程為x0xa2+y0yb2=1,又因?yàn)镻點(diǎn)在直線l上,所以Ax0+By0+C=0,
當(dāng)B=0時(shí),x0=-CA,此時(shí)直線AB的方程為-CAa2x+y0b2y=1,即直線AB過定點(diǎn)-a2AC,0,
當(dāng)B≠0時(shí),y0=-Ax0+CB,此時(shí)直線AB的方程為x0xa2-AyBb2=CyBb2+1,即
直線AB過定點(diǎn)-a2AC,-b2BC.
綜上知直線AB過定點(diǎn)-a2AC,-b2BC.
結(jié)論2已知橢圓C:x2a2+y2b2=1(a>b>0),直線l:Ax+By+C=0(C≠0),
點(diǎn)P在直線l上,過點(diǎn)P作雙曲線的兩條切線PA和PB,其中A,B為切點(diǎn),則直線AB過定點(diǎn)-a2AC,-b2BC.
同理還可以得到雙曲線中也有類似的結(jié)論.
結(jié)論3已知雙曲線C:x2a2-y2b2=1(a,b>0),直線l:Ax+By+C=0(C≠0),點(diǎn)P在直線l上,過點(diǎn)P作雙曲線C的兩條切線PA和PB,其中A,B為切點(diǎn),則直
線AB過定點(diǎn)-a2AC,b2BC.(證明過程略)
反思5 如果把題目的條件和結(jié)論互換,是否也成立?
探究 已知拋物線C:x2=2ay(a≠0),過定點(diǎn)(m,n)的動(dòng)直線l與拋物線C
相交于A、B,過點(diǎn)A、B分別作拋物線C的切線,兩條切線的交點(diǎn)為M,則點(diǎn)M的
軌跡是不是直線?若是,軌跡方程是什么?.
解設(shè)M(x0,y0),由反思3知直線l的方程為x0ax-y=y0,因?yàn)閘過定點(diǎn)(m,n),所以x0am-n=y0,即點(diǎn)M的軌跡是直線,且方程為mx-ay-an=0.
結(jié)論4已知拋物線C:x2=2ay(a≠0),過定點(diǎn)(m,n)的動(dòng)直線l與拋物線C
相交于A、B,過點(diǎn)A、B分別作拋物線C的切線,兩條切線的交點(diǎn)為M,則點(diǎn)M的軌跡方程是mx-ay-an=0.
同理還可以得到橢圓和雙曲線也有類似的結(jié)論.
結(jié)論5已知橢圓C:x2a2+y2b2=1(a>b>0),過定點(diǎn)(m,n)(m,n不全為0)的動(dòng)直線l與橢圓C相交于A、B,過點(diǎn)A、B分別作橢圓C的切線,兩條切線的交點(diǎn)為M,則點(diǎn)M的軌跡方程為mxa2+nyb2=1.(證明過程略)
結(jié)論6已知雙曲線C:x2a2-y2b2=1(a,b>0),過定點(diǎn)(m,n)(m,n不全為0)的動(dòng)直線l與雙曲線C相交于A、B,過點(diǎn)A、B分別作雙曲線C的切線,兩條切線的交點(diǎn)為M,則點(diǎn)M的軌跡方程為mxa2-nyb2=1.(證明過程略)
筆者在最近幾年高考試題中發(fā)現(xiàn)類似的題目,具體鏈接如下:
1.(2013年高考數(shù)學(xué)遼寧卷理科第20題)如圖,
拋物線C1:x2=4y,C2:x2=-2py(p>0),點(diǎn)M(x0,y0)在拋物線C2上,
過M作C1的切線,切點(diǎn)為A、B (M為原點(diǎn)O時(shí), A、B重合于O),切線MA的斜率為-12,x0=1-[KF(]2[KF)].
(Ⅰ)求p的值;
(Ⅱ)當(dāng)M在C2上運(yùn)動(dòng)時(shí),求線段AB中點(diǎn)N的軌跡方程(A,B重合于O,中點(diǎn)為O).
2.(2013年高考數(shù)學(xué)廣東卷理科第20題)已知拋物線C的頂點(diǎn)為原點(diǎn),其焦點(diǎn)F(0,c)(c>0)到直線l:x-y-2=0的距離為322,設(shè)P為直線l上的點(diǎn),過點(diǎn)P作拋物線C的兩條切線PA和PB,其中A,B為切點(diǎn).
(Ⅰ) 求拋物線C的方程;
(Ⅱ) 當(dāng)點(diǎn)P(x0,y0)為直線l上的定點(diǎn)時(shí),求直線AB的方程;
(Ⅲ) 當(dāng)點(diǎn)P在直線l上移動(dòng)時(shí),求|AF|·|BF|的最小值.
3.(2014年高考數(shù)學(xué)廣東卷理科第20題)已知橢圓C:x2a2+y2b2=1(a>b>0)的一個(gè)焦點(diǎn)為5,0,離心率為53.
(Ⅰ)求橢圓C的標(biāo)準(zhǔn)方程;
(Ⅱ)若動(dòng)點(diǎn)P(x0,y0)為橢圓C外一點(diǎn),且過點(diǎn)P的橢圓C的兩條切線相互垂直,求點(diǎn)P的軌跡方程.
數(shù)學(xué)教學(xué)離不開解題教學(xué),在解題教學(xué)中,教師不能只展示解答過程,要引導(dǎo)學(xué)生對(duì)解題過程進(jìn)行自覺的反思,反思不僅可對(duì)解題過程有較全面的認(rèn)識(shí),還可以使理解進(jìn)入深層結(jié)構(gòu)并起到觸類旁通的效果,真正實(shí)現(xiàn)做一道題,通一類題,變多道題,從而提高解題教學(xué)的有效性,同時(shí)教師只有在反思中不斷提高自身的學(xué)科素養(yǎng),才可以促進(jìn)學(xué)生不斷成長(zhǎng),因?yàn)椤敖處煹纳疃葲Q定了學(xué)生的高度”,讓回顧反思成為教學(xué)常態(tài)!
參考文獻(xiàn)
[1] G·波利亞.怎樣解題[M].涂泓,馮承天譯.上海:上??萍冀逃霭嫔?,2007.