一“意”多“行” 纵引横比

来源 :高中生学习·高三理综版 | 被引量 : 0次 | 上传用户:crazymouse
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  数学学习的精髓在于探索和创新,在学习中应该做到不断发现新问题、获取新信息、掌握新方法、提出新观点、获得新结论,以备不时之需.荷兰著名学者弗赖登塔尔说:“学习数学的唯一正确方法是‘再创造’,也就是由学生本人把要学的东西发现或创造出来.” 在正确解答题目的基础上,对题目进行适当的改变或创新后再求解,这样既有利于培养自己在解题中的主动探索精神与创新意识,还有利于同学们站在命题者的高度把握试题,看透问题的精神实质.
  纵向引申
  用动态观念对原题加以纵向引申、 变化,可帮助自己用动态意识去观察、联想,类比解决问题,有助于培养自己的创新能力.对典型例、习题可从以下几个角度进行纵向引申.
  改变提问方式:把证明题改变为探索题,将结论隐蔽起来,可提高难度.改变提问的角度,往往也会改变题目的难度.
  改变题设条件:适当增删已知条件,隐蔽条件明朗化,明显条件隐蔽化,直接条件间接化,间接条件直接化,抽象条件具体化,具体条件抽象化,乃至条件参数的变更.
  改变综合程度:增减知识点的组合,调整解题方法的结构,变换知识和方法的综合广度或者深度等等.
  例1  “如图 ,直线[y=x-2]与抛物线[y2=2x]相交于[A,B]两点,求证[OA⊥OB].”
  变式引申1  改变直线方程,凸现问题本质
  (1)如果把上题中的直线改为[y=2(x-2)],则是否有[OA⊥OB]呢?(2)如果把上题中的直线改为[y=3(x-2)],则是否有[OA⊥OB]呢?(3)这些能使得[OA⊥OB]的直线有何共同点?(证明略)
  变式引申2  凸现“变式引申1”的结果
  (1)[A,B]是抛物线[y2=4x]上非原点的两动点,若直线[AB]过点(2,0),则始终有[OA⊥OB]. (2)[A,B]是抛物线[y2=8x]上非原点的两动点,直线[AB]是否也过某一点定点,使得[OA⊥OB]?(3)[A,B]是抛物线[y2=2px(p>0)]上非原点的两动点,直线[AB]是否也过某一点,使得[OA⊥OB]?(证明略)
  变式引申3  凸现一般化
  设[A,B]为抛物线[y2=2px(p>0)]上原点以外的两个动点,若直线过定点[(2p,0)],则[OA⊥OB].(证明略)
  变式引申4  逆向思考
  设[A,B]是抛物线[y2=2px(p>0)]上两个非原点的点,[O]为原点,若[OA⊥OB] ,则直线[AB]必过定点[(2p,0)].
  证明  设直线[OA]的斜率为[k], 则直线[OB]的斜率为-[1k],则直线[OA]的方程可表示为[y=kx]①,直线[OB]的方程可表示为[y=(-1k)x]②.
  又抛物线方程为[y2=2px]③,
  联立①③和①②得,[A]([2pk2],[2pk]),[B][(2pk2,-2pk)].
  ∴[AB]所在直线的方程为:[x-2p+(k2-1)yk]=0.
  令[k2-1k=m],则直线的方程可写为[x-2p+my=0],该方程为直线系方程,恒过定点[(2p,0)].故结论得证.
  于是我们得到下面结论1:[A,B]是抛物线[y2=2px]上非原点的两动点,[O]为原点,则“[OA⊥OB]”的充要条件是“[AB]所在直线必过定点[(2p,0)]”.
  变式引申5  将结论1换个说法
  若抛物线[y2=2px]与过定点[(2p,0)]的直线交于[A,B]两点,则以[AB]为直径的圆与抛物线的准线有何位置关系?(证明略)
  变式引申6  由结论1知,设[P(x0,y0)]是抛物线[y2=2px(p>0)]上的任意一个定点,考虑到[O(0,0)]是[P(x0,y0)]的一种特殊情形
  过抛物线[y2=2px(p>0)]上任一定点[P(x0,y0)]作两弦[PA,PB],则[PA⊥PB]的充要条件是弦[AB]过定点[M(x0+2p,-y0)].(证明略)
  变式引申7  又[kPAkPB=-1]是[kPAkPB=λ]([λ]为常数)的特殊情形,将变式引申6进行再推广
  过抛物线[y2=2px(p>0)]上任一定点[P(x0,y0)]作两弦[PA,PB],则[kPAkPB=λ]([λ]为非零常数)的充要条件是弦[AB]过定点[M(x0-2pλ,-y0)].
  在变式引申7中,当[P(x0,y0)]在抛物线[y2=2px]上运动时,令[x=x0-2pλy=-y0],解得[x0=x+2pλy0=-y],并代入[y2=2px]中得[y2]=[2px+4p2λ],可知[M]点的轨迹为抛物线.
  于是我们又得到下面结论2:以拋物线[y2=2px]上一点[P(x0,y0)]为定顶点的所有内接三角形中,[kPAkPB=λ]的充要条件是弦[AB]过点[M(x0-2pλ,-y0)],当[P]在抛物线上运动时,点[M]的轨迹仍为抛物线.
  点拨  本题通过一系列纵向变式引申,逐步发现抛物线的弦[AB]所过定点[M]的一般性结论.
  横向对比
  在研究“变题”时,对数学中的试题进行不同角度、不同层次、不同情形、不同背景的变式,以暴露问题的本质特征,揭示不同知识点间的内在联系.有利于透过现象看到问题及其思想方法的核心本质,有助于在情景变化过程中抓住问题的本质,真正做到举一反三、触类旁通.
  例2  已知椭圆方程[x24+y23=1],[F1,0,N4,0],[M]为椭圆上一点,且MF与x轴不垂直,直线MF,MN分别交椭圆于A,B,求证:[AB⊥x]轴.   变式引申1  将具体椭圆改为一般化的椭圆
  已知椭圆[C:x2a2+y2b2=1a>b>0],[Fc,0,][Na2c,0],M为椭圆上一点,且MF与x轴不垂直,直线MF,MN分别交椭圆于另一点A,B,求證:[AB⊥x]轴.
  变式引申2  将椭圆改为双曲线
  已知双曲线[C:x2a2-y2b2=1a>0,b>0,][Fc,0,][Na2c,0,]M为双曲线上一点,且MF与x轴不垂直,直线MF,MN分别交双曲线于另一点A,B,求证:[AB⊥x]轴.
  证明  以上两个命题可以一起证明. 统一设椭圆和双曲线的方程为[mx2+ny2=1]([m>0],且[n≠0,]且当[n>0]时,[m
  设[Mx0,y0],则有[mx02+ny02=1].
  所以[kMF=y0x0-c],直线[MF:x=x0-cy0y+c],
  代入[mx2+ny2=1]得,
  [mx0-c2y20+ny2+2cmx0-cy0y+mc2-1=0].
  由韦达定理得,
  [yA?y0=mc2-1m(x0-c)2+ny02?y02][=mc2-11-2mcx0+mc2?y20],
  所以[yA=mc2-11-2mcx0+mc2?y0].
  同理,在上式中,用[1cm]换掉[c],即得,
  [yB=m1c2m2-11-2m1cmx0+m1c2m2?y0=1-mc2mc2-2mcx0+1?y0=-yA.]
  而由圆锥曲线的对称性知:[xA=xB],所以[AB⊥x]轴.
  变式引申3  将椭圆改为抛物线
  抛物线[C:y2=2px,(p>0)]的焦点为[Fp2,0],准点[N-p2,0],[M]为抛物线上一点,且[MF]不垂直[x]轴,直线[MF,MN]分别交抛物线于[A,B],求证:[AB⊥x]轴.(证明略)
  点拨  本题通过一系列横向变式,既可以发现三种圆锥曲线,在相类似的条件下具有类似的结论“[AB⊥x]轴”;还可以发现三种圆锥曲线,相类似的题型往往有相类似的解题策略和方法.
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