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基于核心素养下的高三数学复习

2018-12-15甘肃省白银市第一中学胡贵平

中学数学杂志 2018年23期
关键词:极坐标直角坐标交点

☉甘肃省白银市第一中学 胡贵平

提高学生的数学核心素养,发展思维能力是高三数学复习应该关注的焦点,尤其针对经典例题的教学,引导学生把握数学内容的本质,感悟数学的思想,提高复习效率.

一、培养探究复习

“倡导探究性学习”是高中数学课程标准的基本理念之一,探究性试题在高考以能力立意已成为高考命题的指导思想,以探究性学习为命题背景的探究性试题,在数学高考中出现得越来越多.通过探究性学习,有效地提高学生的数学核心素养和创造性解决问题的能力.

案例(一)三次函数的对称中心

例1(2013年全国卷Ⅱ·理10·文11)已知函数f(x)=x3+ax2+bx+c,下列结论中错误的是( ).

A.∃x0∈R,f(x0)=0

B.函数y=f(x)的图像是中心对称图形

C.若x0是f(x)的极小值点,则f(x)在区间(-∞,x0)上单调递减

D.若x0是f(x)的极值点,则f′(x0)=0

解析:对于A选项,当x→+∞,x3→+∞,ax2+bx+c增长得慢,可以忽略,则f(x)→+∞;当x→-∞,x3→-∞,ax2+bx+c可以忽略,则f(x)→-∞,又函数是连续函数,根据零点存在定理,必∃x0∈R,f(x0)=0,这就是极限思想的渗透,故A正确.

对于C选项,f′(x)=3x2+2ax+b.

(1)当Δ=4a2-12b≤0时,f′(x)≥0,故f(x)在R上单调递增,此时不存在极值点.

当Δ=4a2-12b>0时,f′(x)=0有两解,不妨设为x1<x2,f′(x),f(x)随x的变化情况列表如下:

x (-∞,x1) x1 (x1,x2) x2 (x1,+∞)f′(x)+0-0+f(x)单调递增极大值单调递减极小值单调递增

由表格可知,x2是极小值点,但是f(x)在区间(-∞,x2)上不具有单调性,故C不正确.

对于D选项,由极值点处的导数等于0知,D正确.

B选项是图像变换,考查对称中心,三次函数是否有对称中心,如果有对称中心,又该怎么求?课堂探究的一个过程:三次函数f(x)=ax3的图像关于原点(0,0)对称.

推论1:三次函数f(x)=ax3+cx的图像关于原点(0,0)对称.

推论2:三次函数f(x)=a(x-m)3+c(x-m)的图像关于点(m,0)对称.

推论3:三次函数f(x)=a(x-m)3+c(x-m)+n的图像关于点(m,n)对称,即关于点(m,f(m))对称.

如果三次函数f(x)=ax3+bx2+cx+d能写成f(x)=a(xm)3+p(x-m)+n的形式,由推论3就能得到三次函数f(x)=ax3+bx2+cx+d是中心对称图形,其对称中心是(m,n),即关于点(m,f(m))对称.

下面用待定系数法解决这个问题.

f(x)=a(x-m)3+c(x-m)+n=ax3-3amx2+(3am2+p)xam3+n-pm,

令ax3+bx2+cx+d=ax3-3amx2+(3am2+p)x-am3+n-pm.

所以三次函数f(x)=ax3+bx2+cx+d的图像关于点对称,观察三次函数的导数f′(x)=3ax2+2bx+c,其对称轴恰好是,即对称中心的横坐标.其实,对于可导函数,若y=f(x)的图像关于点A(m,n)对称,则y=f′(x)的图像关于直线x=m对称.

答案:f(′x)=x2-2x+2,其对称轴恰好是x=1,所以函数(fx)=x3-x2+2x-1的对称中心是

二、立足纠错复习

高三复习中,总有些知识点是很多学生容易出现错误的,犯错误的原因有些是学生对数学知识的理解有偏差,认识片面,有些是教师对教学的难点把握不准,重视不够.纠错是通过学生的切身体会,认识错误,总结经验使知识重组再建,实现能力的提高,思维的拓展.同时也让教师反思教学、优化教学.

案例(二)坐标系与参数方程

例2 (2015年全国卷Ⅱ·理·文22)在直角坐标系xOy中,曲线(t为参数,t≠0),其中0≤α<π,在以O为极点,x轴正半轴为极轴的极坐标系中,曲线C2:ρ=2sinθ,C3:ρ=2cosθ.

(1)求C2与C3交点的直角坐标;

(2)若C1与C2相交于点A,C1与C3相交于点B,求|AB|的最大值.

错解:(1)曲线C2:ρ=2sinθ,C3:ρ=2cosθ.

错解剖析:在直角坐标系中,两曲线的交点的坐标就是两曲线方程的公共解,然而在极坐标系中,求两曲线交点的问题却要复杂得多.如果ρ≥0,0≤θ<2π,除极点O(0,θ)外,平面上任意一点P与其坐标(ρ,θ)之间成一一对应.如果ρ∈R,θ∈R,平面上任意一点P与其坐标(ρ,θ)之间不是一一对应,极点的坐标有无穷多个(0,θ),θ可以为任意实数.非极点的坐标也有无穷多个,若(ρ,θ)是一个点P的坐标,则((-1)kρ,θ+kπ)也是点P的坐标.在极坐标系中,对于以方程f(ρ,θ)=0所表示的曲线上的一点,其所有极坐标有时并不都满足此方程,而可能只有一部分极坐标满足此方程.反之,对于一点P,它的某个极坐标(ρ0,θ0),如果不满足方程f(ρ,θ)=0,还不足以说明P点不在以方程f(ρ,θ)=0所表示的曲线上,只有它的所有极坐标((-1)kρ,θ+kπ)都不满足方程f(ρ,θ)=0时,才能说明P点不在以方程f(ρ,θ)=0所表示的曲线上.例如,如图1,圆ρ=3与直线θ=的交点,圆与直线交点的极坐标

图1

在极坐标系中,方程f((-1)kρ,θ+kπ)=0与方程f(ρ,θ)=0所表示的曲线完全一样.那么在极坐标系中,如何求两曲线C1:f(ρ,θ)=0与C2:g(ρ,θ)=0交点呢?首先令ρ=0,若一元方程f(0,θ)=0与g(0,θ)=0同时有解(不一定相同),则极点就是两曲线的一个交点,否则,极点不是它们的交点,再由(k为整数)或(k为整数)进行判定交点.

解法1:(1)曲线C2:ρ=2sinθ,C3:ρ=2cosθ,令ρ=0,显然两方程均有解,极点是它们的一个交点.

所以C2与C3的交点的极坐标为(0,0)和

故C2与C3的交点的直角坐标为(0,0)和

解法2:(1)曲线C2的直角坐标方程为x2+y2-2y=0,曲线C3的直角坐标方程为x2+y2-2x=0,联立方程

所以C2与C3的交点的直角坐标为(0,0)和

练习:求两圆ρ=sinθ与ρ=cosθ的交点的极坐标.

图2

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