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引例分析突破,解法反思整合

2023-03-28卢平

数学教学通讯·高中版 2023年12期
关键词:圆锥曲线定值面积

卢平

[摘  要] 在圆锥曲线综合题探究中,需要关注问题类型,整合条件突破过程,总结类型题的求解策略. 同时要精选问题开展应用探究,帮助学生内化吸收,提升学生的解题思维. 文章围绕一道圆锥曲线综合题展开解题探究,并提出相应的教学建议.

[关键词] 圆锥曲线;存在性;定值;面积

圆锥曲线是高中数学的重难点知识,涉及函数、直线、解析几何等相关知识. 研究位置关系,联立方程简化问题、转化条件,使用对应技巧整合条件、构建思路是常规解题策略. 下面结合实例深入探究.

引例探究

1. 问题呈现

(1)求椭圆C的标准方程;

2. 思路分析

题设两问,第(1)问根据上述核心条件即可求解;第(2)问整体上可视为存在性问题,涉及定值分析,面积最值求解,综合性极强,需要采用“联立方程—整合韦达定理—构建面积模型”的策略. 具体求解时建议采用分步突破转化的方式.

3. 过程突破

(2)探究存在性问题,采用分步突破转化的方式.

第一步,联立方程,整合韦达定理.

第二步,利用向量,转化定值条件.

第三步,构建模型,分析面积最值.

解后反思

上述针对一道圆锥曲线综合题展开解题探究,涉及圆锥曲线、解析几何、代数方程、不等式等相关知识. 题设两问,第(1)问为常规的求圆锥曲线的方程,第(2)问则是综合性极强的应用题. 下面进一步思考,探索求解方法,总结求解策略.

1. 探索求解方法

上述求解圆锥曲线的两问采用的是常规方法,第(1)问构建模型转化面积条件,推导其中的特征参数;第(2)问则是联立构建,重点转化分析向量运算. 实际上对于上述两问,还可以采用不同的解法,下面具体探究.

2. 总结求解策略

上述第(2)问有极强的综合性,实际上属于圆锥曲线的常见类型题,下面总结对应的求解策略.

(1)存在性问题的求解策略.

特殊值(点)法:对于一些复杂的题目,可通过探究其中的特殊情况,得到所求要素的必要条件,然后再证明所求要素也可使得其他情况均成立.

核心变量的选取:由于解决存在性问题的核心为求出未知要素,因此通常以该要素作为核心变量,其余变量作为辅助变量,必要时再消去.

核心变量的求法:

①直接法:利用条件与辅助变量直接表示所求要素,并求解.

②间接法:若无法直接求解要素,则可将核心变量整合到条件中,列出关于核心变量与辅助变量的方程(组),利用方程思想求解.

(2)定值问题的求解策略.

①确定一个(或两个)变量为核心变量,其余变量均利用条件用核心变量进行表示.

②所求表达式用核心变量来表示(有的甚至就是核心变量),然后化简,看能否得到一个常数.

(3)问题的求解策略.

①直接求解:寻底找高,需要确定两条线段的长度,为简化运算,通常优先选择坐标法,即用坐标来表示底(或高).

②分割法:将不规则多边形分割成若干个面积易于计算的三角形.

应用拓展

问题2 已知椭圆C的中心为坐标原点,焦点在x轴上,椭圆C上的点到准线的最短距离为2,且椭圆C上的点到焦点的距离的最大值为3. 设A,F分别为椭圆C的右顶点和左焦点,过点F的直线交椭圆C于点M,N,直线AM,AN分别与直线l:x=-3交于点P,Q.

(1)求椭圆C的方程;

(2)证明:直线FP和直线FQ的斜率之积为定值;

(3)求△AFP与△AFQ面积之和的最小值.

评析 上述圆锥曲线问题设计了三个小问,其中后两个小问为核心之问,分别是:证明斜率之积为定值,求解面积之和的最小值. 证明斜率之积为定值,先将斜率之积用核心变量表示出来,然后化简求出常数(定值). 求解面积之和的最小值,则寻底找高直接构建模型,将其转化为关于核心变量的函数,再利用不等式的性质求解.

教学建议

上述对圆锥曲线综合题进行探究解析,总结方法策略,并强化应用,其探究思路有一定的参考价值. 下面结合教学实践进一步思考,提出相应的教学建议.

1. 挖掘知识考点,透视问题本质

圆锥曲线问题是高中数学的核心问题,需要学生归纳题型,掌握对应的解法. 解题教学的初始阶段,需要引导学生关注问题特征,挖掘其中的知识点,透视问题本质. 可从以下三方面进行:一是读题审题,结合图形理解题意;二是重点关注其中的核心条件和问题,挖掘其中的知识点,明确问题考查的内容;三是联系教材,深入思考问题,透视问题本质,明晰问题考查的重点知识、方法,为后续解题思路的探索做铺垫.

2. 过程解析探究,整合方法思路

圆锥曲线问题的综合性较强,探究时建议采用过程解析、方法思路整合的策略. 即围绕类型问题,总结破解方法和策略. 以问题1的第(2)问为例,采用的是分步突破转化方式,即先分步拆分解题过程,然后针对问题(存在性问题、定值问题、面积问题)总结求解策略. 教學中建议采用这种方式,设置例题引导学生分步拆分解题过程,然后围绕核心问题总结方法策略,让学生明晰类型问题的探究思路.

3. 强化解法应用,拓展解题思维

在解题教学中,要注意完成方法思路整合后,精选问题引导学生进一步探究,强化解法应用. 应用探究可分为三个环节:第一,引导学生分析问题,定位问题,思考求解方法;第二,构建解题思路,探索过程,求解问题;第三,反思解题过程,思考解题使用的方法和策略,完善解法. 教师要关注学生的思维变化,适度引导,拓展学生的思维,帮助学生内化吸收,形成自我的求解策略.

写在最后

圆锥曲线综合题涉及众多知识点,解题探究中要关注核心之问,明晰类型问题,总结破解方法和策略. 在教学中,教师要注意课堂引导,给学生留足思考时间,培养学生的解题思维;合理渗透数学思想方法,提升学生的综合素养.

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