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来自学生的惊喜_朋友生日惊喜60个点子

时间:2019-01-07 来源:东星资源网 本文已影响 手机版

  摘 要: 解析几何中的圆锥曲线问题,可以转化为函数、导数、三角、向量、不等式等代数问题来求解.在教学中可以通过一题多解,培养学生熟练运用代数方法解决几何问题的能力.   关键词: 高三复习课 圆锥曲线问题 代数解法 一题多解
  
  高三复习课上,如果教师能有针对性地选择每节课的典型例题,让学生有意识地进行预先训练,然后通过课前搜集整理,把学生的各种各样解法通过多媒体形式播放,让所有学生都能欣赏到各种不同解法,做到既来源于学生又服务于学生,就能激发学生的学习兴趣,促进学生整体思维品质发展,培养学生思维的开放性,促进创新意识的发展,又能很好地达到学生对复习知识点和提高知识点的熟练运用,实现复习效果的最大化.下面通过一个例子加以说明.
  例题:已知点A、D分别是椭圆+=1(a>b>0)的左顶点和上顶点,点P是线段AD上任意一点,点F、F分别是椭圆的左、右焦点,且•的最大值是1,最小值是-.(1)求椭圆的方程;(2)设椭圆的右顶点为B,点S是椭圆上位于x轴上方的一点,直线AS、直线BS与直线l:x=分别交于M、N两点,求|MN|的最小值.
  解:(1)(解法一)设P(x,y),F(-c,0),F(c,0),其中c=,
  则=(-c-x,-y),=(c-x,-y),•=x+y-c.
  因为P在线段AD上,则x+y可以看做原点O至P点距离的平方,易知当P与A点重合时,x+y取最大值a,当OP⊥AD时,x+y取最小值.
  由题意得a-c=1-c=-,解得a=4,b=1,即椭圆的方程为+y=1.
  【点评】此解法用直接法解题,求最值时转化为几何意义.
  (解法二)设P(x,y)(-a≤x≤0),∵直线AD:y=x+b,∴•=(-c-x,-y)•(c-x,-y)=x+y-c=x+x+b-c=(x+)+-c(-a≤x≤0)
  ∵a+b>b>0,∴<1,∴-a<-,∴-c=①
  又x=-a时•=b,x=0时•=b-c,且b>b-c,∴b=1②
  由①、②得a=4,b=1,∴椭圆的方程为+y=1.
  【点评】此解法是转化为二次函数的最值问题直接求解.
  (解法三)设线段AD:+=1,则可设P(x,)(-a≤x≤0),又F(-c,0),F(c,0),
  ∴=(-c-x,-b-),=(c-x,-b-),•=x-c+(b+)=x+x+b-c.
  设f(x)=x+x+b-c,则f′(x)=(+2)x+,由f′(x)=0得x=->-a.
  ∴f(x)在(-a,-)上递减,在(-,0)上递增,又f(-a)=b>2b-a=f(0),
  ∴f(x)=f(-a)=b=1,得x=-=-且f(x)=f()=-得a=2.
  ∴椭圆的方程为+y=1.
  【点评】此解法精彩在于转化为二次函数的最值,利用导数求解,显示学科内知识的交叉.
  (解法四)依题意得A(-a,0),D(0,b),F(-c,0),F(c,0),设=λ,则=(λa,λb),由A(-a,0)得P(λa-a,λb),∴=(-c-(λ-1)a,-λb),∴=(c-(λ-1)a,-λb),
  ∴•=-[c+(λ-1)a]•[c-(λ-1)a]+λb=(a+b)λ-2aλ+a-c(0≤λ≤1),
  则当λ==时•取最小值,得-+b=-①,
  又λ=0时•=a-c=b,λ=1时•=2b-a<b,∴b=1得a=4,∴椭圆的方程为+y=1.
  【点评】利用向量关系描述点坐标关系,显然学生对知识的迁移比较成功.
  (解法五)由题意知(+)=|2)|(-)=得++2•=4+-2•=4c,
  ∴4•=4-4c即•=-c.
  ∵P在线段AD上,∴当P在A处时最大,当OP⊥AD时,取得最小值,
  又易知直线AD方程为bx-ay+ab=0,∴点O到直线AD的距离为d=.
  ∴a-c=1d-c=-a=b+c得b=1a-c=1-c=-,解得a=2,∴椭圆的方程为+y=1.
  【点 评】利用向量的关系解题是本解法的可贵之处,其中(+)=|2|的运用显示学生对向量知识掌握及运用的熟练程度.
  (2)(解法一)由题意知直线AS的斜率存在,则直线AS的方程可设为 y=k(x+2)(k>0).
  由y=k(x+2)x=得M点的坐标为(,),
  由y=k(x+2)x+4y=4得(1+4k)x+16kx+16k-4=0,且△=16>0 ①,设S的坐标为(x,y),则x和-2是方程①的两个根,
  则x•(-2)=,得x=,∴y=k(+2)=,
  ∴直线BS的斜率为=-,则直线BS的方程可设为y=-(x-2).
  由y=(x-2)x=得N点坐标为(,-),∴|MN|=|+|≥2=当且仅当=即k=时取等号,故|MN|的最小值为.
  【点评】此解法为常规的设而不求方法.
  (解法二)设AS:x=my-2,由+y=1x=my-2得(my-2)+4y-4=0,
  即(4+m)y-4my=0,∴y+y=得y=,∴x=得S点坐标为(,),
  ∴l∶y=(x+2)=(x+2),l∶y=(x-2)=-(x-2),
  ∴|MN|=||+||≥2|=,当且仅当||==||即|m|=8时,|MN|取最小值为.
  【点评】此解法与解法一类似,不同之处在于直线的形式不同.
  (解法三)可设M(,m)、N(,n),则l∶y=(x+2),l:y=(x-2),
  由y=(x+2)y=(x-2)得S(,),又已知S在椭圆上,代入椭圆方程得()+4()=4,即16n+32mn+m+225mn=16n-32mn+m.
  ∴mn=-得|m|•|n|=,∴|MN|=|m|+|n|≥2=2×=当且仅当|m|=|n|=时等号成立,故|MN|的最小值为.
  【点评】此解法的精彩在于直接设点M、N坐标求解.
  (解法四)依题意设S(2cosθ,sinθ)(θ∈(0,π)),又A(-2,0),B(2,0),
  ∴AS∶y=(x+2)得M(,),BS∶y=(x-2)得N(,),
  ∴|MN|=•|+|=•=•,
  令=t,则15cosθ+tsinθ=17得sin(θ+φ)=17(其中tanφ=),
  ∴≥17得t≥8,∴|MN|≥.
  【点评】利用椭圆上点的参数坐标,转化为三角函数问题,显示学生对三角函数知识的熟练掌握.
  (解法五)设AS∶y=k(x+2),BS∶y=k(x-2),依题意k>0,k<0,设S(x,y),则+y=1,∴k=,k=得kk===-,∴k=-,
  ∴|MN|=k(+2)-k(-2)=(16k-k)=(16k+)≥×2=当且仅当16k=即k=时等号成立,故|MN|的最小值为.
  【点评】此解法直接假设直线的斜率,通过探求得到斜率关系,体现学生具备一定的探索求解能力.
  (解法六)设S(x,y),又A(-2,0),B(2,0),∴AS∶y=(x+2),BS∶y=(x-2)
  ∴M(,),N(,)得|MN|=|-|=||.
  设w=||,∵y=1-=(4-x),∴w==,
  令15x-34=t,则x=,∴w======.
  ∵-2≤x≤2,∴-64≤t≤-4得-≤≤-,∴-4≤≤-.
  ∴=-时w取最小值16,即w≥16得w≥4,∴|MN|≥.
  【点评】此解法运算比较麻烦,能够顺利求解显示学生具有很好的运算求解能力.
  综合以上来看,解析几何中的圆锥曲线问题,可以转化为函数、导数、三角、向量、不等式等代数问题,从而体现学生的运算求解能力和探索求解能力,体现解析几何的特征,培养学生熟练用代数方法解决几何问题的能力.
  高三的数学复习,可以采用这样的复习形式,让学生成为复习课的主人,往往会收到令人意想不到的效果.

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