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高三数学复习用好教材的三步曲

2014-11-29郭胜光

中学数学杂志(高中版) 2014年6期
关键词:通法增函数斜率

教材是高考试题的主要来源,重视教材的基础性和示范性,是高考命题的方向.纵观目前高三数学复习的状况,基本采用“三轮复习法”,第一轮基础知识和基本技能复习,第二轮是专题复习,第三轮是综合模拟练习.以上三轮复习基本上没有用到教材,有的教师认为教材简单没有什么好讲,学生也觉得没什么题好做,事实上,很多教师和学生并不是不重视教材,而是不知道如何使用教材.本人结合自己多年从事高三数学教学的体会,谈谈高三数学复习用好教材的三步曲,供参考.

1 将教材呈现的知识形成知识网络

教师要认真钻研教材,用好教材,将教材呈现的知识构建知识网络.需要注意的是,回归教材并不等于简单重复,而是要站在整体高度审视教材,做到层次分明,结构清晰,让不同领域的知识交汇成为系统.如教材中基本初等函数、导数及其应用是以单独的版块呈现在必修1,选修2-2,但有其内在联系,因此,在复习时将分散在教材中的知识构建知识网络.

利用教材梳理知识要防止走形式,要注意展示知识发生、发展过程,一方面帮助学生查漏补缺,另一方面为学生构建牢固的知识网络,使相关知识在解决数学问题时被有效调用.比如:复习空间垂直位置关系,可以先让学生回顾教材有关知识点,尔后形成知识链条:直线与直线垂直(定义、判定、性质)→直线与平面垂直(定义、判定、性质)→平面与平面垂直(定义、判定、性质).

感悟由线线垂直到线面垂直,再到面面垂直的知识发展过程,以及三种垂直关系之间蕴含的结构联系,从而使学生清晰地认识到:欲证面面垂直需找线面垂直,欲证线面垂直需找线线垂直.这种完整的知识网络,具有牵一发而动全身的效能,使得大脑的信息容易被具体情境激活.2 将教材中的特例推广为一般结论

挖掘教材中典型例习题的潜在价值,就是将其推广到一般情形,而得到用途较广的定理、公式,形成相对固定的解题方法,使得一些高考题迎刃而解.当然,我们不能直接将这些“结论和方法”强加给学生,而是引导学生进行探究性学习,从而自然得出“结论和方法”.

比如,(人教高中《数学》A版选修2-1第41页例3)设点A,B的坐标分别为(-5,0),(5,0).直线AM,BM相交于点M,且它们的斜率之积是-49,求点M的轨迹方程.

高二上新课时已经讲过这道题,因此,在高三复习时,教师首先提出问题1:设点A,B的坐标分别为(-a,0),(a,0).直线AM,BM相交于点M,且它们的斜率之积是-b2a2(a>;0,b>;0),求点M的轨迹方程.当学生得到轨迹方程为x2a2+y2b2=1(x≠±a)后,再请学生探究问题2:设点A,B是椭圆x2a2+y2b2=1(a>;b>;0)上关于坐标原点O的对称两点,点M在椭圆上且异于点A,B,记直线AM,BM的斜率分别为k1,k2,问k1k2是否为定值?

引导学生探究:由题意可设点A(x1,y1),B(-x1,-y1),M(x0,y0),则k1k2=y0-y1x0-x1·y0+y1x0+x1=y20-y21x20-x21,因为点A,B,M在椭圆上,所以x21a2+y21b2=1 ① x20a2+y20b2=1 ②,①-②并化简得:y20-y21x20-x21=-b2a2,则k1k2=-b2a2为定值.对于双曲线有类似结论.

总结得定理1:设点A,B是椭圆x2a2+y2b2=1(a>;b>;0)上关于坐标原点O的对称两点,点M在椭圆上且异于点A,B,记直线AM,BM的斜率分别为k1,k2,则k1k2=-b2a2.

例1 (2011年高考数学江苏卷第18题)在平面直角坐标系xOy中,M,N分别是椭圆x24+y22=1的顶点,过坐标原点的直线交椭圆于P,A两点,其中P在第一象限,过P作x轴的垂线,垂足为C,连接AC,并延长交椭圆于点B,设直线PA的斜率为k.

(Ⅰ)(Ⅱ)略

(Ⅲ)对任意k>;0,求证:PA⊥PB.

证明 由题意可设点P(x0,y0),A(-x0,-y0),B(x1,y1).记直线BA,BP的斜率分别为k1,k2,由定理1得k1k2=-12,因为点C(x0,0),所以k1=y02x0,则k2=-x0y0,又k=y0x0,故kk2=-1,从而PA⊥PB.

又如,利用课本介绍的“点差法”很容易得到定理2:直线PQ与椭圆x2a2+y2b2=1(a>;b>;0)相交于P,Q两点,线段PQ中点为A,O为坐标原点,记直线PQ,OA的斜率分别为k1,k2,则k1k2=-b2a2,对于双曲线有类似结论.

例2 (2014年高考数学江西卷理科第15题)过点M(1,1)作斜率为-12的直线与椭圆C:x2a2+y2b2=1(a>;b>;0)相交于A,B两点,若M是线段AB的中点,则椭圆C的离心率等于 .

解 由题意得直线OM的斜率kOM=1,又直线AB的斜率为-12,则由定理2得1×(-12)=-b2a2,即a2=2b2=2a2-2c2,则a2=2c2,故椭圆离心率e=22.

对于选择题和填空题,我们所得到的“结论和方法”可以直接使用,对于解答题,不宜直接使用,而应把定理推导重写一遍,既使这样也比常规方法简单的多.教学实践证明,对教材中一些典型例题和习题的结论进行推广,既可以培养学生的探究能力,又可以提高学生高考数学成绩.3 将通法提升为思想方法

提升学生解题能力是高三数学复习的重要任务,当前,中学所流行的做法是让学生做大量的练习题,企图用题海战术来提升学生解题能力.多年高考实践表明,平时练过多次的题目,高考只要稍有改造,由于学生没有把握该题型的数学本质,还是败下阵来.因此,题海战术是不可取的.正确的做法是将教材中解决一类问题的常规做法即通法,提升为数学思想方法,学生就可以用数学思想方法解决各种数学问题,真正做到以不变应万变.比如,解答绝对值问题的常用方法就是要分类讨论去掉绝对值符号,再根据题目的其它条件继续解题.

例3 (2014年高考数学浙江卷理科第22题)已知函数fx=x3+3x-a(a∈R).

(Ⅰ)若f(x)在[-1,1]上的最大值和最小值分别记为M(a),m(a),求M(a)-m(a);

(Ⅱ)设b∈R,若[f(x)+b]2≤4对x∈[-1,1]恒成立,求3a+b的取值范围.

解 对于第(Ⅰ)问,由于函数fx含有绝对值,就必须分类讨论去掉绝对值,得分段函数,再求fx在-1,1上的最大值和最小值.对第(Ⅱ)问只要利用第(Ⅰ)问求出的M(a),m(a),问题就迎刃而解了.

(Ⅰ)当a≤-1时,f(x)=x3+3x-3a,x∈[-1,1],f′(x)=3x2+3>;0,所以f(x)是[-1,1]上的增函数,则M(a)=4-3a,m(a)=-4-3a,故M(a)-m(a)=8.

当a≥1时,f(x)=x3-3x+3a,x∈[-1,1],f′(x)=3x2-3=3(x-1)(x+1)≤0,所以f(x)是[-1,1]上的减函数,则M(a)=2+3a,m(a)=-2+3a,故M(a)-m(a)=4.

当-1<;a<;1时,f(x)=x3+3x-3a,a≤x≤1,

x3-3x+3a,-1≤x≤a.由此可知,f(x)是[a,1]上的增函数,且在[a,1]上的最大值为4-3a,最小值为a3;f(x)是[-1,a]上的减函数,且在[-1,a]上的最大值为2+3a,最小值为a3;则当-1<;a≤13时,M(a)=4-3a,m(a)=a3,M(a)-m(a)=-a3-3a+4.

当13<;a≤1时,M(a)=2+3a,m(a)=a3,M(a)-m(a)=-a3+3a+2.综上得:

M(a)-m(a)=8,a≤-1,

-a3-3a+4,-1<;a≤13,

-a3+3a+2,13<;a<;1,

4,a≥1.

(Ⅱ)若[f(x)+b]2≤4对x∈[-1,1]恒成立-2≤f(x)+b≤2对x∈[-1,1]恒成立M(a)+b≤2,

m(a)+b≥-2.于是根据(Ⅰ)所求出的M(a),m(a),并结合有关知识易得3a+b的取值范围是[-2,0].

可以看出,即使是高考压轴题,用的也是课本中出现的通性通法,因此,一些最基本的解题策略在高三复习时应高度重视,并通过课本例题和习题的改造、引申、拓展的教学,使通法提升为思想方法,学生一旦掌握了数学方法,形成了数学思想,提升了数学能力,那么高考数学一定能取得好成绩.

作者简介 郭胜光,男,1963年9月生,福建邵武人,中学高级教师,全国模范教师,福建省特级教师,福建省中学数学教学学科带头人.主要从事数学教育、中学数学以及高考命题研究.多篇论文在数学杂志发表,多篇论文被人民大学《高中数学与教学》复印并全文转载.

例3 (2014年高考数学浙江卷理科第22题)已知函数fx=x3+3x-a(a∈R).

(Ⅰ)若f(x)在[-1,1]上的最大值和最小值分别记为M(a),m(a),求M(a)-m(a);

(Ⅱ)设b∈R,若[f(x)+b]2≤4对x∈[-1,1]恒成立,求3a+b的取值范围.

解 对于第(Ⅰ)问,由于函数fx含有绝对值,就必须分类讨论去掉绝对值,得分段函数,再求fx在-1,1上的最大值和最小值.对第(Ⅱ)问只要利用第(Ⅰ)问求出的M(a),m(a),问题就迎刃而解了.

(Ⅰ)当a≤-1时,f(x)=x3+3x-3a,x∈[-1,1],f′(x)=3x2+3>;0,所以f(x)是[-1,1]上的增函数,则M(a)=4-3a,m(a)=-4-3a,故M(a)-m(a)=8.

当a≥1时,f(x)=x3-3x+3a,x∈[-1,1],f′(x)=3x2-3=3(x-1)(x+1)≤0,所以f(x)是[-1,1]上的减函数,则M(a)=2+3a,m(a)=-2+3a,故M(a)-m(a)=4.

当-1<;a<;1时,f(x)=x3+3x-3a,a≤x≤1,

x3-3x+3a,-1≤x≤a.由此可知,f(x)是[a,1]上的增函数,且在[a,1]上的最大值为4-3a,最小值为a3;f(x)是[-1,a]上的减函数,且在[-1,a]上的最大值为2+3a,最小值为a3;则当-1<;a≤13时,M(a)=4-3a,m(a)=a3,M(a)-m(a)=-a3-3a+4.

当13<;a≤1时,M(a)=2+3a,m(a)=a3,M(a)-m(a)=-a3+3a+2.综上得:

M(a)-m(a)=8,a≤-1,

-a3-3a+4,-1<;a≤13,

-a3+3a+2,13<;a<;1,

4,a≥1.

(Ⅱ)若[f(x)+b]2≤4对x∈[-1,1]恒成立-2≤f(x)+b≤2对x∈[-1,1]恒成立M(a)+b≤2,

m(a)+b≥-2.于是根据(Ⅰ)所求出的M(a),m(a),并结合有关知识易得3a+b的取值范围是[-2,0].

可以看出,即使是高考压轴题,用的也是课本中出现的通性通法,因此,一些最基本的解题策略在高三复习时应高度重视,并通过课本例题和习题的改造、引申、拓展的教学,使通法提升为思想方法,学生一旦掌握了数学方法,形成了数学思想,提升了数学能力,那么高考数学一定能取得好成绩.

作者简介 郭胜光,男,1963年9月生,福建邵武人,中学高级教师,全国模范教师,福建省特级教师,福建省中学数学教学学科带头人.主要从事数学教育、中学数学以及高考命题研究.多篇论文在数学杂志发表,多篇论文被人民大学《高中数学与教学》复印并全文转载.

例3 (2014年高考数学浙江卷理科第22题)已知函数fx=x3+3x-a(a∈R).

(Ⅰ)若f(x)在[-1,1]上的最大值和最小值分别记为M(a),m(a),求M(a)-m(a);

(Ⅱ)设b∈R,若[f(x)+b]2≤4对x∈[-1,1]恒成立,求3a+b的取值范围.

解 对于第(Ⅰ)问,由于函数fx含有绝对值,就必须分类讨论去掉绝对值,得分段函数,再求fx在-1,1上的最大值和最小值.对第(Ⅱ)问只要利用第(Ⅰ)问求出的M(a),m(a),问题就迎刃而解了.

(Ⅰ)当a≤-1时,f(x)=x3+3x-3a,x∈[-1,1],f′(x)=3x2+3>;0,所以f(x)是[-1,1]上的增函数,则M(a)=4-3a,m(a)=-4-3a,故M(a)-m(a)=8.

当a≥1时,f(x)=x3-3x+3a,x∈[-1,1],f′(x)=3x2-3=3(x-1)(x+1)≤0,所以f(x)是[-1,1]上的减函数,则M(a)=2+3a,m(a)=-2+3a,故M(a)-m(a)=4.

当-1<;a<;1时,f(x)=x3+3x-3a,a≤x≤1,

x3-3x+3a,-1≤x≤a.由此可知,f(x)是[a,1]上的增函数,且在[a,1]上的最大值为4-3a,最小值为a3;f(x)是[-1,a]上的减函数,且在[-1,a]上的最大值为2+3a,最小值为a3;则当-1<;a≤13时,M(a)=4-3a,m(a)=a3,M(a)-m(a)=-a3-3a+4.

当13<;a≤1时,M(a)=2+3a,m(a)=a3,M(a)-m(a)=-a3+3a+2.综上得:

M(a)-m(a)=8,a≤-1,

-a3-3a+4,-1<;a≤13,

-a3+3a+2,13<;a<;1,

4,a≥1.

(Ⅱ)若[f(x)+b]2≤4对x∈[-1,1]恒成立-2≤f(x)+b≤2对x∈[-1,1]恒成立M(a)+b≤2,

m(a)+b≥-2.于是根据(Ⅰ)所求出的M(a),m(a),并结合有关知识易得3a+b的取值范围是[-2,0].

可以看出,即使是高考压轴题,用的也是课本中出现的通性通法,因此,一些最基本的解题策略在高三复习时应高度重视,并通过课本例题和习题的改造、引申、拓展的教学,使通法提升为思想方法,学生一旦掌握了数学方法,形成了数学思想,提升了数学能力,那么高考数学一定能取得好成绩.

作者简介 郭胜光,男,1963年9月生,福建邵武人,中学高级教师,全国模范教师,福建省特级教师,福建省中学数学教学学科带头人.主要从事数学教育、中学数学以及高考命题研究.多篇论文在数学杂志发表,多篇论文被人民大学《高中数学与教学》复印并全文转载.

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