安徽省临泉田家炳实验中学 (邮编:236400)
高考试题对复习备考有导向作用.因此,每年高考后,教师大都认真做高考试题,感受高考试题的变化.笔者认为仅限于此还不够,教师应深度研读高考试题,挖掘试题的来源,探寻试题的不同解法,并深度拓展试题,启迪高三复习备考.下面以2018年全国卷I文20(理19可看成它的变式)为例具体谈谈自己的看法,与大家交流.
设抛物线C:y2=2x,点A(2,0)、B(-2,0),过点A的直线l与C交于M、N两点.
(1)当l与x轴垂直时,求直线BM的方程;
(2)证明:∠ABM=∠ABN.
本题以抛物线为载体,以直线与抛物线的位置关系(相交)为依托,借助两角相等,综合考查直线、抛物线以及它们之间的关系等知识;在解决问题的过程中,进一步考查学生的逻辑推理与运算求解能力,从中渗透了直观想象、逻辑推理、数学运算等数学核心素养,综合性强,有一定难度.
2.1 试题命制猜想
该试题改编自教材,过程如下:
(1)人教版数学选修2-1第73页第6题:“如图1,直线y=x-2与抛物线y2=2x相交于A、B两点,求证:OA⊥OB”;
(2)如图2,去掉线段OA、OB以及点F,然后取直线y=x-2与x轴交点M(2,0)及定点N(-2,0),连接NA、NB;
图1
图2
图3
(3)如图3,把直线y=x-2改为任意过M(2,0)的直线l,并把相应的字母交换,就得到试题.
2.2 改编前后对比
试题保持了教材中抛物线和点(2,0)不变,把直线y=x-2一般化,并添加了与点(2,0)关于原点对称的点(-2,0),而结论也由线垂直改为角相等.通过这样的改编,使得试题的深度和灵活性都得到大幅度地提高,符合高考命题(源于教材,又高于教材)的要求.
3.1 解法
(1)是求特殊位置(直线l与x轴垂直)下的直线方程,易得直线BM的方程为x-2y+2=0或x+2y+2=0(过程略).对于(2),由于∠ABM与∠ABN的公共边在x轴上,另外两边分居x轴的两侧,故证∠ABM=∠ABN主要有四条思路:利用角平分线定理的逆定理,直线BM、BN的斜率之和为零以及三角形相似.由于当直线l垂直x轴时,易证∠ABM=∠ABN,只考虑直线l不垂直x轴的情况.
解法1利用角平分线定理1的逆定理
解法2利用角平分线定理的逆定理
设直线l的方程为y=k(x-2),M(x1,y1),N(x2,y2),
解法3利用两直线的斜率之和为零
因为M(x1,y1),N(x2,y2)都在直线l:x=my+2上,所以x1=my1+2,x2=my2+2.
因此kBM+kBN=
=∠ABN.
解法4利用三角形相似
图4
故∠ABM=∠ABN.
当然也可以借助BM上关于x轴对称的点在BN上,或者向量法证明.
3.2 解法对比
四种解法都是以直线与抛物线相交为基础,在设而不求思想的指导下,通过消元建立关于x或y的一元二次方程,利用韦达定理得到等式,为证明命题做准备.其中方法1与方法2直接利用角平分线定理的逆定理,具有初中知识背景,容易想到,但是对运算能力要求较高,对一般的学生是一种挑战,一般不提倡用它.方法3是把角相等转化为斜率之和为零,相对于前两种方法,运算量减少,但思维量增大,这是师生一般采用的方法.方法4侧重于几何法,构造三角形相似,简化了运算量,但学生不易想到.四种方法各有千秋,只有让学生亲身感受解题的过程,才能深刻领会各种方法的优缺点.
4.1 拓展
拓展1设抛物线C:y2=2px(p>0),点A(a,0),B(-a,0)(a>0),过点A的直线l与C交于M、N两点,那么∠ABM与∠ABN是否相等?
拓展2已知A、B、C、D是抛物线E:y2=2px(p>0)上的四点,A、C关于抛物线的对称轴对称且在直线BD的异侧,直线l:x-y+1=0是抛物线在C点处的切线,BD∥l,那么AC平分∠BAD吗?