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定位考点,剖析过程,探究多解,教学反思

2023-11-15张芝悦

数学教学通讯·高中版 2023年9期
关键词:圆锥曲线双曲线斜率

张芝悦

[摘  要] 圆锥曲线压轴题的综合性强,解题探究可分三大环节进行:定位解读考题、过程构建分析、多解深入探究. 实现考点、过程、多解的系统串联. 研究者以2022年新高考全国Ⅰ卷的圆锥曲线压轴题为例,开展解题探讨,并提出相应的教学建议.

[关键词] 圆锥曲线;双曲线;斜率;三角形;面积

圆锥曲线是高中数学的重点知识,实际考查时常从知识综合视角进行,與几何相关联构建复合图形,解题过程有两大特点:一是运算量大,推理过程繁杂;二是解析视角多样,可从不同视角切入,均可构建方法和思路. 开展解题探究,总结思路十分重要,本文结合一道考题进行深入探究.

呈现考题,定位考点

定位 本题以直线与双曲线相交为背景,题设两问,分别求直线的斜率和三角形的面积,将双曲线与直线、三角形相融合,数形结合思想突出,侧重考查学生的逻辑推理与分析运算等能力.

面积模型. 由于本题两问的综合性强,因此可结合图象分段构建解题过程.

分段构建过程,详解问题

1. 方程联立简化,斜率构建处理

第一步,绘制图象.

位置:双曲线的焦点位于x轴上;

交点:直线l与双曲线有两个交点,分别为点P和点Q;

直线:涉及直线AP和AQ.

根据上述分析绘制图1所示的图象.

第二步,确定双曲线的方程.

第三步,设定直线的方程,联立方程进行处理.

设P(x,y),Q(x,y),易知直线l的斜率存在,可设直

综上可知,直线l的斜率k=-1.

2. 转化三角函数值,构建三角形面积模型

第一步,设定角度关联推导.

采用分段构建的方式求解,从求解过程来看有三大特点:一是运算量大,需要采用整体代换、分类讨论等简化方法;二是数形结合紧密,需要借助图象把握直线与曲线的位置关系;三是分段过程较多,涉及方程联立、模型构建、简化处理等过程. 总之,综合性问题的破解过程,要把握图象,合理转化处理条件,准确构建模型,充分简化处理代数式.

思路拓展,多解探究

上述求解过程采用的是传统解法,联立方程简化处理条件求斜率,分类讨论三角函数值构建面积模型. 本题求解还可以从不同视角、采用多种方法构建思路,下面结合问题开展多解探究.

1. 构建参数方程,切入条件求斜率

核心条件是直线AP,AQ的斜率之和为0,可采用参数方程法设定两直线的方程,通过参数方程的联立并简化来求斜率.

评析 这采用的是参数方程法,共三步:第一步,设定两直线的参数方程;第二步,推导点P和Q的参数;第三步,将直线PQ的斜率转化为与点P和Q的参数相关的代数式,整理后消去参数求出斜率. 参数方程法最大的特点是对直线参数方程的设定.

2. 点差法转化构建,向量法转化破题

对于第(2)问的三角函数值条件下的面积问题,可以结合点差法和向量法来分别构建直线方程和面积模型. 其中点差法主要用于直线l方程的求解,而向量法主要体现面积模型的转化. 由于上述已经确定点P,Q只能位于双曲线右支,在此不再讨论,方法构建具体如下.

解法1 点差法.

解法2 向量法.

评析 上述呈现的是用点差法和向量法求解第(2)问(面积问题)的过程. 利用点差法可较为简洁地构建直线的斜率,利用向量法可调用正切值条件直接构建面积模型. 若实际求解时能融合这两种方法,则可高效快速处理面积问题.

解后反思,教学思考

笔者探究时将过程分析与多解探讨相融合,全方位呈现了解题过程,这对于同类型问题的破解有参考价值. 下面结合教学实践提出几点建议.

1. 定位分析考题,明晰知识考点

综合性强是圆锥曲线压轴题最典型的特点,涉及众多知识考点. 解题探究环节中需要充分分析考题,定位考查重点,明晰知识要点,为后续的知识调用与思路构建做基础,同时有利于复习备考. 如上述解题分析,定位直线与双曲线相交,以交点与直线为基础构建三角形,融合了三角函数、斜率等知识. 教学中要引导学生解读题干信息,梳理问题条件,把握图象关系,系统串联考点.

2. 数形结合推理,分步构建过程

数形结合、分步构建是破解综合性问题的核心方法,即采用数形结合法,解读条件,转化条件,构建模型. 思路构建分步呈现,将复杂问题细化为众多的小问题,充分降低思维难度. 以上述第(2)问为例,原解法共四步——设定条件、讨论交点、推导直线、构建模型,解析过程调用公式定理,实现复杂问题简单化. 探究教学中同样建议采用数形结合法,将问题拆解,结合图象引导学生思考,形成系统的解题思维.

3. 深入思考考题,拓展探究解法

圆锥曲线综合题的解法思路不唯一,采用不同方法或思路均可完成求解,教学中有必要引导学生深入思考,全面审视问题,探寻不同解法. 如上述多解探究环节,采用点差法转化斜率求直线方程,利用向量法调用正切值条件构建面积模型. 尤其对于综合性强的圆锥曲线与直线压轴题,可从函数、向量、方程、不等式等视角审视条件、构建思路. 教学中可结合实例开展多解探究,引导学生深刻理解问题,拓展学生的思维.

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