探索的乐趣

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  摘 要:本文从一道例题“已知椭圆C:+=1,斜率为1的直线l交椭圆C于A,B两点,O为坐标原点,求△AOB面积的最大值”出发,逐步将其进行推广,最终将其推广到了一般结论:对于椭圆C:+=1,其中a>b>0,任意的一条直线l交上述椭圆C于A,B两点,O为坐标原点,则△AOB面积的最大值为.
  关键词:椭圆;三角形面积;最大值
  近日,笔者在奉贤中学上了一节《椭圆中的最值问题》的课,在讲解完一个例题之后,学生的一句反问让笔者对例题进行了推广,在探索的过程中,得到了椭圆中一类最值问题的一般结论.
  题目为:已知椭圆C:+=1,斜率为1的直线l交椭圆C于A,B两点,O为坐标原点,求△AOB面积的最大值.
  在课堂上,学生的方法很多,大致可分为以下三种.
  方法一:设直线l为y=x+m(m≠0),A(x1,y1),B(x2,y2),首先保证直线与椭圆C有两个交点,即Δ>0,得0  S△AOB=ABh=?≤?=.
  方法二:设直线l为y=x+m(m≠0),A(x1,y1),B(x2,y2),则直线l在y轴上的截距为m,故S△AOB=mx1-x2,通过计算可得△AOB面积的最大值为.
  方法三:设直线l为y=x+m(m≠0),A(x1,y1),B(x2,y2),则直线l在x轴上的截距为m,故S=my1-y2,通过计算可得△AOB面积的最大值为.
  这时有学生提出疑问:是否对于任意的一条直线l交上述椭圆C于A,B两点,O为坐标原点,都有△AOB面积的最大值呢?
  看到学生们的兴趣高涨,笔者便和学生们一起探索这个问题:
  推广1:已知椭圆C:+=1,任意的一条直线l交上述椭圆C于A,B两点,O为坐标原点,则△AOB面积的最大值为.
  证明:①若直线l的斜率k不存在,设该直线为x=n(-2  ②若直线l的斜率k存在,设该直线为y=kx+m(k≠0,m≠0),A(x1,y1),B(x2,y2),此时直线l在x轴上的截距为-,故得S△AOB=y1-y2. 又y1-y2=k?x1-x2,得S△AOB=mx1-x2,将y=kx+m代入+=1,整理得,(3+4k2)x2+8kmx+4k2-12=0,由于直线与椭圆C有两个交点,即Δ>0,得0  S△AOB=mx1-x2
  故当m2=时,△AOB的面积取到最大值,为.
  看到我们提出的第一个疑问得到了解决,学生们的积极性也进一步高涨,这时学生开始思考,是否对于一般的椭圆,也有类似的结论呢?
  推广2:已知椭圆C:+=1,(a>b>0),任意的一条直线l交上述椭圆C于A,B两点,O为坐标原点,则△AOB面积的最大值为.
  证明:①若直线l的斜率k不存在,设该直线为x=n(-a  ②若直线l的斜率k存在,设该直线为y=kx+m(k≠0,m≠0),A(x1,y1),B(x2,y2),此时直线l在x轴上的截距为-,故得S△AOB=y1-y2. 又y1-y2=k?x1-x2,得S△AOB=mx1-x2,将y=kx+m代入+=1,整理得,(b2+a2k2)x2+2mka2x+a2m2-a2b2=0. 由于直线与椭圆C有两个交点,即Δ>0,得0  同理,对于椭圆:+=1,(a>b>0),也能得到面积的最大值为.
  通过一道小小的最值问题,笔者和学生一步一步将其推广到了椭圆中的一般结论,和学生一起经历了探索的乐趣,这是一次令人愉悦的课堂经历.
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