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高中數学题目复杂多变,但要真正掌握数学的解题精髓,那就需要对数学题目多作研究,从不同侧面去解决它,透过多变现象发现其本质,把握一条最佳的解题路径,从而对数学的解题规律有一个较为全面的认识、较为深刻的理解,但在倡导一题多解的时候,也要注意方式、方法,不能机械地去解决。何谓“一题多解”?简言之,就是从不同角度、按不同思路、用不同方法给出同一道习题的解答。“一题多解”有利于我们的学习它能启发我们对数学题目可能提出两种、三种甚至更多种解法,课堂成为我们同学之间合作、争辩、探究、交流的场所,它能极大提高我们的学习兴趣。还有利于我们积累解题经验,丰富解题方法,学会如何在其它学科乃至生活中综合运用已有知识的能力。
我们在数学学习过程中利用书本上的例题和习题,进行对比、联想,采取一题多解与一题多变的形式进行学习,就能更好地在课堂上参与到老师的教学中去,从而使我们对数学学习的兴趣更加浓厚,不仅能使我们克服思维定势的影响,还可以使我们所学的知识得到活化,融会贯通,开阔思路,促进我们发散、创新思维能力的提高。
下面结合具体例题进行说明。
问题1.点M与点F(4,0)的距离比它到直线l:x+5=0的距离小1,求点M的轨迹方程.
解法1: 设M(x,y),由题意可得:(x-4)2+y2=(x+5)2,整理为y2=16 x
(直译法,求轨迹方程的一般方法。)
解法2:设点M的坐标为(x,y).由条件可知,点M与点F的距离等于它到直线x=-4的距离.根据抛物线的定义,点M的轨迹是以F(4,0)为焦点的抛物线.所以点M的轨迹方程为y2=16 x.(定义法,根据对象点的条件满足何种曲线的定义先判断出轨迹,再求相关量从而确定方程.)
说明:通过两种解法,努力建构完整的求轨迹方程的方法,形成一个整体(解题结束后要有小结与归纳),形成思想与方法,这才是解题的真正目的.
问题2.斜率为1的直线经过抛物线y2=4x的焦点,与抛物线相交于A、B两点,求线段AB的长。
解法1.直线AB的方程为[y=x-1],设A、B两点坐标为[(x1,y1)、(x2,y2)],与抛物线方程联立方程组:
[y=x-1y2=4x]解得[x1=3+2y1=3-2x2=2+22y2=2-22],所以|AB|=8
解法2. 直线AB的方程为[y=x-1],设A、B两点坐标为[(x1,y1)、(x2,y2)],与抛物线方程联立方程组:
[y=x-1y2=4x]整理为[x2-6x+1=0],可知[x1+x2=6,x1?x2=1,|x1-x2|=32],所以|AB|=[1+k2?x1-x2=8]
解法3. 直线AB的方程为[y=x-1],设A、B两点坐标为[(x1,y1)、(x2,y2)],与抛物线方程联立方程组:
[y=x-1y2=4x]整理为[x2-6x+1=0],可知[x1+x2=6,],由抛物线的性质可知:|AB|=[x1+x2+2=8,]
说明:通过三种解法,努力建构系统的解题方法,方法1是最一般的求线段长的方法;方法2是直线与圆锥曲线位置关系中弦长公式的运用,也是一种通法但有缺陷(直线的斜率必须存在);方法3是一种特殊方法,要理解抛物线的性质.三种方法代表不同的思维水平,通过本题的研究能对相关的知识与方法有更为深刻的体会,也能建构完整的知识体系。
孙维刚老师有个理念“时时刻刻、事事处处,总使知识以“系统中的知识”的面貌,出现在我们学生面前,着眼于知识之间的联系和规律,使我们养成从系统的高度去把握知识、认识世界和进行思考。”只要长期坚持,我们的创新思维能力就会不断提高。
问题3.过抛物线[y2=2px]的焦点的一条直线和此抛物线相交,两个交点的纵坐标为[y1、y2],求证:[y1y2=-p2].
方法1. 设直线与抛物线的两个交点A、B的坐标为[(x1,y1)、(x2,y2)]直线AB的方程为[y=k(x-p2)],与抛物线方程联立方程组:
[y=k(x-p2)y2=2px]整理为[y2-2pky-p2=0],所以[y1y2=-p2].
若直线AB的斜率不存在,此时两个交点的坐标分别为[(p2,p)、(p2,-p)],所以[y1y2=-p2].
方法2. 设直线与抛物线的两个交点A、B的坐标为[(y122p,y1)、(y222p,y2)],又焦点F坐标为[(p2,0)],A、B、F三点共线,所以直线AF与直线BF的斜率相等(有斜率的时候),所以有[(y122p-p2)?y2=(y222p-p2)?y1],整理为:[(y1y2+p2)(y1-y2)=0],因为[y1-y2≠0],所以[y1y2=-p2].
若直线AB的斜率不存在,此时两个交点的坐标分别为[(p2,p)、(p2,-p)],所以[y1y2=-p2].
方法3. 设直线与抛物线的两个交点A、B的坐标为[(y122p,y1)、(y222p,y2)],又焦点F坐标为[(p2,0)],A、B、F三点共线,所以[FA//FB],又因为[FA=(y122p-p2,y1),FB=(y222p-p2,y2)],所以有:[(y122p-p2)?y2=(y222p-p2)?y1],整理为:[(y1y2+p2)(y1-y2)=0],因为[y1-y2≠0],所以[y1y2=-p2].
说明:在本题中同一个条件“过抛物线[y2=2px]的焦点的一条直线和此抛物线相交”联想到了三种不同的方法,而方法2与方法3本质上是一回事,是三点共线的两种体现。同一个条件可以有不同的体现,这是数学的魅力之一,这也正是可以“一题多解”的原因。 “一题多解”可以使我们从不同角度不同侧面去分析问题解决问题,从而使我们加深对知识与方法的理解,加深理解数学知识的内部联系和规律,提高数学思维的深刻性,提高我们的学习能力。
只要我们在平时学习过程中始终重视养成对问题“一题多解”的习惯,就能多角度分析问题,灵活运用已有知识方法多途径解决问题。这样就可以总结解题规律并能对知识与方法融会贯通,进一步发展我们的创新思维能力,我们的学习效率也会有很大提高。
我们在数学学习过程中利用书本上的例题和习题,进行对比、联想,采取一题多解与一题多变的形式进行学习,就能更好地在课堂上参与到老师的教学中去,从而使我们对数学学习的兴趣更加浓厚,不仅能使我们克服思维定势的影响,还可以使我们所学的知识得到活化,融会贯通,开阔思路,促进我们发散、创新思维能力的提高。
下面结合具体例题进行说明。
问题1.点M与点F(4,0)的距离比它到直线l:x+5=0的距离小1,求点M的轨迹方程.
解法1: 设M(x,y),由题意可得:(x-4)2+y2=(x+5)2,整理为y2=16 x
(直译法,求轨迹方程的一般方法。)
解法2:设点M的坐标为(x,y).由条件可知,点M与点F的距离等于它到直线x=-4的距离.根据抛物线的定义,点M的轨迹是以F(4,0)为焦点的抛物线.所以点M的轨迹方程为y2=16 x.(定义法,根据对象点的条件满足何种曲线的定义先判断出轨迹,再求相关量从而确定方程.)
说明:通过两种解法,努力建构完整的求轨迹方程的方法,形成一个整体(解题结束后要有小结与归纳),形成思想与方法,这才是解题的真正目的.
问题2.斜率为1的直线经过抛物线y2=4x的焦点,与抛物线相交于A、B两点,求线段AB的长。
解法1.直线AB的方程为[y=x-1],设A、B两点坐标为[(x1,y1)、(x2,y2)],与抛物线方程联立方程组:
[y=x-1y2=4x]解得[x1=3+2y1=3-2x2=2+22y2=2-22],所以|AB|=8
解法2. 直线AB的方程为[y=x-1],设A、B两点坐标为[(x1,y1)、(x2,y2)],与抛物线方程联立方程组:
[y=x-1y2=4x]整理为[x2-6x+1=0],可知[x1+x2=6,x1?x2=1,|x1-x2|=32],所以|AB|=[1+k2?x1-x2=8]
解法3. 直线AB的方程为[y=x-1],设A、B两点坐标为[(x1,y1)、(x2,y2)],与抛物线方程联立方程组:
[y=x-1y2=4x]整理为[x2-6x+1=0],可知[x1+x2=6,],由抛物线的性质可知:|AB|=[x1+x2+2=8,]
说明:通过三种解法,努力建构系统的解题方法,方法1是最一般的求线段长的方法;方法2是直线与圆锥曲线位置关系中弦长公式的运用,也是一种通法但有缺陷(直线的斜率必须存在);方法3是一种特殊方法,要理解抛物线的性质.三种方法代表不同的思维水平,通过本题的研究能对相关的知识与方法有更为深刻的体会,也能建构完整的知识体系。
孙维刚老师有个理念“时时刻刻、事事处处,总使知识以“系统中的知识”的面貌,出现在我们学生面前,着眼于知识之间的联系和规律,使我们养成从系统的高度去把握知识、认识世界和进行思考。”只要长期坚持,我们的创新思维能力就会不断提高。
问题3.过抛物线[y2=2px]的焦点的一条直线和此抛物线相交,两个交点的纵坐标为[y1、y2],求证:[y1y2=-p2].
方法1. 设直线与抛物线的两个交点A、B的坐标为[(x1,y1)、(x2,y2)]直线AB的方程为[y=k(x-p2)],与抛物线方程联立方程组:
[y=k(x-p2)y2=2px]整理为[y2-2pky-p2=0],所以[y1y2=-p2].
若直线AB的斜率不存在,此时两个交点的坐标分别为[(p2,p)、(p2,-p)],所以[y1y2=-p2].
方法2. 设直线与抛物线的两个交点A、B的坐标为[(y122p,y1)、(y222p,y2)],又焦点F坐标为[(p2,0)],A、B、F三点共线,所以直线AF与直线BF的斜率相等(有斜率的时候),所以有[(y122p-p2)?y2=(y222p-p2)?y1],整理为:[(y1y2+p2)(y1-y2)=0],因为[y1-y2≠0],所以[y1y2=-p2].
若直线AB的斜率不存在,此时两个交点的坐标分别为[(p2,p)、(p2,-p)],所以[y1y2=-p2].
方法3. 设直线与抛物线的两个交点A、B的坐标为[(y122p,y1)、(y222p,y2)],又焦点F坐标为[(p2,0)],A、B、F三点共线,所以[FA//FB],又因为[FA=(y122p-p2,y1),FB=(y222p-p2,y2)],所以有:[(y122p-p2)?y2=(y222p-p2)?y1],整理为:[(y1y2+p2)(y1-y2)=0],因为[y1-y2≠0],所以[y1y2=-p2].
说明:在本题中同一个条件“过抛物线[y2=2px]的焦点的一条直线和此抛物线相交”联想到了三种不同的方法,而方法2与方法3本质上是一回事,是三点共线的两种体现。同一个条件可以有不同的体现,这是数学的魅力之一,这也正是可以“一题多解”的原因。 “一题多解”可以使我们从不同角度不同侧面去分析问题解决问题,从而使我们加深对知识与方法的理解,加深理解数学知识的内部联系和规律,提高数学思维的深刻性,提高我们的学习能力。
只要我们在平时学习过程中始终重视养成对问题“一题多解”的习惯,就能多角度分析问题,灵活运用已有知识方法多途径解决问题。这样就可以总结解题规律并能对知识与方法融会贯通,进一步发展我们的创新思维能力,我们的学习效率也会有很大提高。