说题一道技能大赛题有感

2015-05-30 17:24刘仁琴
数学学习与研究 2015年17期
关键词:切线抛物线变式

刘仁琴

【摘要】通过一次技能大赛的比赛,挖掘试题考查的知识、能力、思维等功能.分析试题的解题思路,切入点,关键点,预测学生的思维障碍.体会说题的价值及教学反思.课堂教学中注意一题多解,一题多变,启发对题目的类型、条件的有效拓展.实现对试题的延伸与拓展

【关键词】考查的知识、能力、思维;思维障碍,试题解析思路,一题多解,变式与拓展,反思总结

题目:已知抛物线C:x2=2pyp>0上一点S(m,4)(m>0)到焦点F的距离为|SF|=174.

1.求p,m的值;

2.设抛物线C上一点P的横坐标为t(t>0)过P点的直线交C于另一点Q,交x轴于M,过点Q作PQ的垂线交C于另一点N,若MN是C的切线,求t的最小值.

波利亚在《数学的发现》的序言中写道:“中学数学教学首要的任务就是加强解题的训练.”从近几年的高考试题看,注重对教材中的基础知识,基本技能,基本方法和基本思想的考查.这道题设计巧妙,知识覆盖面广.对于教师把握新课标要求更高,思维能力更强.能有效检测教师的专业能力,教学能力和教研能力.同时又能考查学生基础知识,基本技能,及解题时注重通性通法.还能培养学生的思维能力,提高学生的综合素质,达到真正有效的教学.此题通过以下三个方面考查:

(一)考查要求

从知识方面:

(1)考查抛物线的定义,标准方程和简单的几何性质;

(2)直线方程,曲线的切线方程及导数的几何意义,曲线与方程、不等式等多种知识之间的交叉、渗透和综合.

从能力方面:

(1)培养学生运算求解能力;

(2)数形结合能力及识图、析图数据处理能力;

(3)化归转化能力,使学生知识形成系统性,各种能力得到整合,获得全面发展.

从思想方法:

(1)几何问题代数化;

(2)数中有形,形中有数,数与形的完美结合的思想;

(3)函数与方程的基本思想.

(二)学情分析

(1)第一小题考查抛物线的定义及几何性质难度中等偏易的题,学生易错点是求抛物线的准线方程,正确理解抛物线的定义;

(2)第二小题涉及太多点的坐标是未知的,首先应克服心理关.注意解题时的通性通法.繁难的计算如何逐步分解,尽量减少未知量分别求出Q,M,N的坐标,对于MN是曲线的切线,利用切线的几何意义的处理.大部分的学生有一定的困难,或者理解M点在过N点的切线方程.涉及函数方程的思想方法求t的最小值是此题的难点,如何突破难点?怎样让学生构建一个有序的网络化的知识体系,使学生各种能力得到整合,获得全面的发展.通过对本题分析讲解,一题多解,拓展与变式得以巩固.

(三)析题

切入点:对问题(1)准确理解抛物线的定义,求m,p;对问题(2)减少未知量使用,用t表示P,Q,M,N点的坐标,利用数形结合,把几何问题代数化.

关键点:分别求出P,Q,M,N的坐标,准确理解MN是曲线C的切线与N的导数值关系.存在P点就是PQ的斜率存在,关于k的方程有解.利用函数方程的思想,求t的最小值.

(四)解题

图1

(1)解抛物线的准线y=-p2,则FS=4+P2=174,P=12又S(m,4)在抛物线上,∴m2=4(m>0),m=2.

方程x2=y,所以m=2,p=12.

(2)过P点(t,t2)斜率存在的直线方程可设y-t2=kx-t,联立y-t2=k(x-t),x2=y,得x2-kx+kt-t2=0.设Qx1,y1,MX0,O,Nx2,y2.

x1,t是方程的两根,则x1t=kt-t2,x1=k-t,所以Qk-t,k-t2,Mkt-t2k,0.

直线QN与PQ垂直直线QN的方程y-(k-t)2=-1k(x-k+t),联立方程组y-k-t2=-1kx-k+t,x2=y,得x2+1kx-k-t2+tk-1=0.

则又∵x1+x2=-1k,x1=k-t,x2=-1k-k+t,

N-1k-k+t,-1k-k+t2,kMN=-1k-k+t2-1k-k+t2k,

MN是C的切线,kMN=2x2,-1k-k+t2-1k-k+t2k=2(-1k-k+t)整理k2+kt-2t2+1=0.

关于k的方程有解则,Δ=t2-4×-2t2+1≥0.

9t2-4≥0;t≥23或t≤-23(舍去),∴t≥23,t的最小值23.

点评先确定PQ的直线方程,联立方程组求出M,Q点坐标.QN与PQ垂直,确定QN的直线方程,求出N点坐标.直线MN与曲线C相切,利用导数的几何意义,整理出关于t,k的方程,方程有解,从而求t的最小值.解题时注意通性通法,在不同知识交汇处要进行有效整合.解析几何常常用“山重水复疑无路,柳暗花明又一村.”

第二小题解法2:设Pt,t2,Qx,x2,Nx0,x20,则直线MN的方程y-x20=2x0x-x0.

令y=0,得Mx02,0,所以kPM=t2t-x02=2t22t-x0,kNQ=x20-x2x0-x=x0+x.因为NQ⊥QP,且两直线斜率存在,所以kPM·kNQ=-1.即2t22t-x0·x0+x=-1.整理,得x0=2t2x+2t1-2t2.又Qx,x2在直线PM上,则MQ与MP共线,得x0=2xtx+t.由得2t2x+2t1-2t2=2xtx+t(t>0).所以t=-x2+13x,所以t≥23或t≤-23(舍去).所以所求t的最小值23.

点评分别设出P,Q,N的坐标,利用直线MN,求出M点坐标,直线PM与NQ互相垂直,又M,Q,P三点共线,用t表示x0,整理得关于x,t的函数利用均值不等式求t的最小值.第二种解法利用三点共线应用曲线方程与不等式知识的有效结合.

(五)变式与拓展

变式1已P知抛物线C:x2=2pyp>0,其焦点F到准线的距离12.

(1)求抛物线C的方程;

(2)过M(0,1)作两条直线l1,l2,l1与抛物线交于点A,B,l2与抛物线交于E,F,且直线AE,BF,且直线AE,BF交于点P,直线AF,BE交于Q点,求证:MP·MQ是定值.

变式2已知抛物线C的顶点为原点,其焦点F(0,c)(C>0)到直线l:x-y-2=0的距离为322,设P为直线l上的点,过点P作抛物线C的两条切线PA,PB,其中A,B为切点.

(1)求拋物线C的方程;

(2)当点Px0,y0为直线l上的定点时,求直线AB的方程.

(六)反思

在我们数学教学过程中,应教会学生思考,善于思考,进行一道题目多种思路解法的训练和变式训练,让学生的思维迁移、发散、开拓和活跃.使学生形成有序的网络化的知识体系,从中领会“化归转化、数形结合、函数与方程”等基本数学思想.教学中鼓励学生大胆猜想、探究、培养学生的创新能力,进一步激发学生的合作探究意识.只有这样,课堂教学才会充满与创新,在教学中演绎精彩.说题是一种教学教研活动,是一种有效的教与学的途径,也是促进教师专业发展和促进学生学习的有效途径.更有效地把握教材和高考命题的方向,发挥教材中例题,习题和高考试题的作用,提升课堂教学的针对性和有效性,促进教师专业水平的提升.

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