佘海艷
2019年高考全國Ⅰ卷理科數(shù)學卷整體設計靈活,注重對學生數(shù)學思維的考查和應用能力的培養(yǎng)。在試題排列順序上,依然是由易到難,循序漸進,但是主觀題的難易程度和順序也做出了一定的調(diào)整,打破了過去將函數(shù)與導數(shù)作為壓軸題的慣例,最后一個選做題也著重考查了消元的數(shù)學思想方法和數(shù)學運算,這樣有助于考查考生靈活應變的能力,有助于學生在全面掌握和學習重點知識的前提下,綜合考查應用能力和數(shù)學思維方法,特別注重考查數(shù)學抽象和數(shù)學應用的學科素養(yǎng)。本套試卷設置的情境真實,貼近生活,而且有深厚的文化底蘊,體現(xiàn)了數(shù)學的方法和思想在解決問題中的價值和作用,促進了對學生的素質(zhì)教育和全面發(fā)展的要求。考完就有學生討論極坐標與參數(shù)方程的計算問題,下面就第22題選做題談談筆者的幾種做法和思考。
22.[選修4—4:坐標系與參數(shù)方程](10分)
在直角坐標系中,曲線的參數(shù)方程
為(t為參數(shù))。以坐標原點為極點,將軸正半軸作為極軸建立極坐標系,則直線的極坐標方程為。
(1)求和的直角坐標方程;(2)求上的點到距離的最小值。
試題分析:本題注重考查對曲線的參數(shù)方程的理解和轉(zhuǎn)化,看到已知條件學生不能很快計算出來,原因是對消元和方程的思想理解不到位,感覺無從下手,導致失分。我們可以通過參數(shù)方程的結(jié)構(gòu)特征聯(lián)想到圓錐曲線的結(jié)構(gòu)都有平方,則想到兩邊平方消元,或者通過類比三角函數(shù)的萬能公式想到三角消元,先觀察式子變形,說不定就會有柳暗花明,眼前一亮的靈感。
解法一:平方消元法
解:(1)因為,先得到的范圍,且,所以C的直角坐標方程為.的直角坐標方程為.
解法二:分離常數(shù),代入消元法
解:(1)觀察兩個等式的結(jié)構(gòu)特征,分母相同,可以先將分離常數(shù),再兩式相除得到,代入消元如下:,
將代入?yún)?shù)方程,化簡可得
解法三:分離常數(shù),平方消元法
解:同解法二,可得觀察的形式,可以變形為兩邊平方,化簡可得
拓展延伸:由完全平方公式可以聯(lián)想到為常數(shù),所以將式變形為,再將得,這兩式平方作差,化簡可得
解法四:三角消元法
解:通過觀察參數(shù)方程的結(jié)構(gòu)特點,分子與分母都有平方,類比圓錐曲線的萬能公式,可以進行弦化切,用三角消元法,可以設,并由萬能公式可得,,則由三角換元可得,所以C的直角坐標方程為。
反思總結(jié):對于參數(shù)方程的消元法,其實在選修4-4教材第25頁例3和例4方程的互化中就有要求,因此在實踐教學中,我們應該回歸教材,引導學生理解消元的原理并掌握數(shù)學思想方法,例如:求參數(shù)方程為(t為參數(shù))的曲線C的普通方程。消元法是高中數(shù)學學習的一個重要思維方法,在本節(jié)課后習題4,也主要強化訓練了消元的思想,進行直角坐標方程與參數(shù)方程的互相轉(zhuǎn)化,特別要注意變量的取值范圍,這也是學生的易錯點。本題解析如下:解:∵參數(shù)方程為(t為參數(shù)),∴,代入第二個等式,得y=1-2(x-1)=-2x+3,()即,()。
以此類推,求雙曲線和拋物線的參數(shù)方程也可以通過消元法得到普通方程,那么能否得到一種通用的參數(shù)方程表示圓錐曲線呢?如果能讓學生總結(jié)一些通法,對于學生的理解和知識遷移有很大幫助,能更好地培養(yǎng)數(shù)學應用能力。
接下來看第(2)問,由(1)可設C的參數(shù)方程為(為參數(shù),-π-π)。
C上的點到的距離為。當時,取得最小值7,故C上的點到距離的最小值為。
試題分析:第(2)問主要考查橢圓的參數(shù)方程的應用,可以借助草圖先形成大概印象,再用解析幾何的方法表示成三角函數(shù),很快求出距離、弦長或面積的最值。在近幾年的高考題中除了參數(shù)方程轉(zhuǎn)化為三角函數(shù)求最值還考查用極坐標方程,求得曲線與直線交點的極坐標,由極徑的概念將弦長轉(zhuǎn)化為三角函數(shù)的最大值問題,也是這種問題的變式,具體以一個高考題為例。
變式 (2015高考新課標Ⅱ) 在直角坐標系中,曲線(為參數(shù),),其中,以為極點,軸正半軸為極軸建立極坐標系,曲線,曲線.
(Ⅰ).求與交點的直角坐標;
(Ⅱ).若與相交于點,與相交于點,求的最大值。
解:(Ⅱ)曲線的極坐標方程為,其中。因此得到極坐標為,的極坐標為。所以,當時,取得最大值為4。
反思總結(jié):主要考查極坐標方程和直角坐標方程的轉(zhuǎn)化和轉(zhuǎn)化化歸的思想求三角函數(shù)的最值。先將曲線與的極坐標方程化為直角坐標方程,再聯(lián)立方程組求交點的直角坐標,第2問分別聯(lián)立與和與的極坐標方程,可以求得,的極坐標,再由兩點間舉例公式將表示,從而可以把距離問題轉(zhuǎn)化為三角函數(shù)的最大值問題處理,近幾年的高考試題很重視對極坐標和極徑概念的理解,建議復習時要避免把所有的已知條件都化為直角坐標,學生也很容易忽略變量范圍。這道選做題也給我們教師教學提供了參考和啟示,平時課堂教學要回歸教材,掌握通性通法,引導學生學會分析問題,解決問題,提高數(shù)學運算的技巧和能力,將不熟悉的形式靈活轉(zhuǎn)換為熟悉的結(jié)構(gòu)形式,從而能很好地應用數(shù)學思維解決問題。