这道题寓意深远

2018-03-06 17:46渠东剑
新高考·高一数学 2017年7期
关键词:实数定点本质

渠东剑

课本上有一道练习题:

求证:无论k取任何实数,直线(1+4k)x-(2-3k)y+(2-14k)=O必经过一个定点,并求出定点的坐标.

一、解法

思路1 既然对任何实数k,直线(1+4k)x、(2-3k)y+(2-14k)=0必经过一个定点,意味着所有的(无穷多条)直线都过同一个定点,特别地,取两条特殊的直线,也要经过该定点,这两条直线相交,其交点就是该定点.这样可以得到该定点的坐标,然后验证所有直线都过该定点.

比如,取k=0,k=l,由此可得两条直线交点为(2,2),将(2,2)代入方程(1+4k)x(2-3k)y+(2-14k)-o成立,即是取任何实数,点(2,2)都在直线(1+4k)x-(2-3k)y+(2-14k)=o上,也就是直线过定点.

思路2 变换视角,变更主元.视k为主变元,可得(4x+3y-14)k+x-2y+2=O,因为对任何实数k都成立,所以4x+3y-14=0,x-2y+2=0

解之得x=2,y=2.即点(2,2)恒满足直线方程(1+4k)x-(2-3k)y+(2-14k)=o,从而结论成立.

二、思想方法

思路1 特殊化思想.任意的成立,则特殊的成立,再去验证一般情形成立.如果这里不去验证,则不能下结论对任何实数都成立.其中蕴含“特殊化”思维策略,即“一般一特殊一验证一一般”.

思路2 变换问题视角.变更主变元,将关于x,y的不定方程转化成关于k的恒等式.由关于x,y的方程到关于k的恒等式,蕴含主要矛盾与次要矛盾的转化,这是解决问题的重要策略,

还要深刻理解问题的本质——体会变化过程中的不变.在这里k为任何实数,k是变的,直线是变的,有无穷多条,但这些直线恒过定点,这是不变的.直线过定点是变化过程中的不变,这是本题的数学本质,也是解析几何研究的重要内容.也就是说,变化的是直线(原因是k变化),不变的是直线过定点(直线束);从代数视角,聚焦字母足,变化的是足(参变数),不变的是两边恒等,进而可得对应系数相等;从方程视角,方程(1+4k)x -(2-3k)y+(214k)=0可被看成是关于x,y的二元一次方程,该不定方程有无穷多个解,但无论其系数如何变化(原因是k变化),这个方程都有唯一确定的解.

由此说开去,更一般的,数学所研究的,一般都是不变的、有规律性的对象.而这种不变,是相对于变化而言的,是基于变化而得到的.探索变化中的不变,是永恒的追求,充满智慧,富有哲理……例如,圆的本质就是无论动点怎样变化,它到一定点的距离总等于定值;直角三角形中的三角函数,只要锐角确定,三角形可以变化,但其对边与斜边的比值不变;一条定直线上的点运动变化,但这条直线的方向却是一定的……

三、嘹望高考

信手拈来高考解析几何题,几乎都是用解析法去研究“变化过程中的不变”.如果从所研究方法、思维策略等层面理解,这些题目如出一辙:无论题目的知识背景如何,也不管是何种类型的问题,从所要研究的问题的本质分析,都不外是研究变化过程中的不变.这些不变的可以是量的不变(如定值问题),也可能是几何位置的不变(如曲线过定点),抑或是相关结{的不变…一

这里,仅以2008年至201 6年高考江苏卷解析几何大题为例,摘录其中的一些典型问题分析,把握其要解决问题的本质,以说明上述观点.虽然同学们还没有学习圆锥曲线,对这些题目难以理解解决,但可以窥探其中的“变中之不变”的本质,从而,更深刻地理解本文所谈的这道题目意蕴深远——

2008年,圆C是否经过定点(与b无关).

2009年,存在无穷多对直线,使……(与直线斜率无关).

2010年,求证直线MN必过x轴上一定点(与m无关).

2011年,对任意的k>0,求证:PA上PB(与k无关).

2012年,求证PF1+PF2是定值(與A点无关).

2013年,求变化的范围,不变的是两网总相交.

2014年,椭圆“大小”可变,不变的是“形状”(离心率).

201 5年,探求变化中的“那个”(长度关系)时刻.

201 6年,求范围,使得变化过程中,总有条件(平行)成立,

愿这道题能生根发芽,枝繁叶茂,开出美丽的解析几何思想方法之花!endprint

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