解析几何教学中的“识题模式,择优而行”

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  中图分类号:G4 文献标识码:A
  我国著名数学家华罗庚先生有一句名言:数缺形时少直观,形少数时难入微;数形结合百般好,隔离分家万事休。这一句很好的概括了解析几何这一门数学分支的奥妙,用数字方程研究几何图形,让自然界中的曲线在方程式下栩栩如生。对于解析几何学习,学生和老师感情始终是纠结的,一方面它让我们感受数学如此之神奇,另一方面却让我们头疼不已,思路的堵塞,方法的取舍,计算的繁琐等等……因此,对于我们教师而言,常常要选择恰当的题目和策略来进行教学活动,进而帮助学生克服做几何题的畏惧心理,提高他们的兴趣和信心,让他们从望而生畏到饶有兴致甚至是陶醉其中。
  解析几何一直以来都是高考重点考查的内容。通过分析了近5年的新课标全国卷,解析几何试题都放在第20题,可见它的难度相对较大,要得满分比较困难。在平时的教学过程中,我们的学生一做解几题往往难于下手,即使动笔了也踟蹰不前,更放不开胆量往下算,更有少部分学生在考试中选择放弃,分析其中原因,主要是学生没有信心与底气把它答对,未临考题,心理上先输了一阵。这就要求我们老师在平时教学过程中要突出常规解题方法,总结实用策略。最好能让学生感受到模式的存在,这样才能在考场上从容应对。接下来,我就从多年在解析几何教学实例中琢磨出一些心得“识题模式,择优而行”谈谈一些看法。
  例.已知在椭圆中,动弦AB的斜率为2,求弦中点的轨迹方程。
  这是一道求轨迹方程的问题,当然解法不唯一。我在课堂教学的过程中,基础好的学生的第一反应是把弦的方程表示出来,然后再计算中点坐标的表达式,在实际教学过程中,我们尊重他们优先想到的思路往下解答,边算边板演,学生也可以思考纠错:
  解法一:设直线AB的方程为,,,联立直线和椭圆的方程消去得,由解得(*)时,有  。
  则中点的坐标满足,消去参数, 结合(*)易知的横坐标,有范围动点M的轨迹方程(),
  注:在课堂实施过程中我可以引导学生分析这种方法的优缺点,当我们更改椭圆的方程数据使之更复杂,或者把直线的斜率改成分数等等,那么继续采用这种方法的计算量会大的多,学生可以再试着演算,最后得出结论:如此的消参法符合思考规律却不可避免计算的相对繁杂。那么,是否有别的通性通法呢?
  解法二:设,将A,B坐标代入椭圆方程
  两式子相减 得
  所以得到的轨迹方程()
  说明:(在椭圆内部,联立直线和曲线方程可以求出的上下限)
  接下来的我们看一道变式。
  变式一:已知在椭圆中,弦所在的直线过点,求的中点的轨迹方程。
  此例也是求弦中点轨迹问题,观察分析可以发现弦的斜率未知,那么学生心里就有疑问,能否也用上题的方法二呢?一起来探讨一下。
  解:设,当直线的斜率存在时,将两点代入椭圆方程得:,  两式子相减 得
  =  又==  =
  化简得到的轨迹方程是
  当直线的斜率不存在时,此时方程就是,易得也满足上式。
  在解完此题,有的学生会问,能否用例子的方法一呢?我们不妨比较两道题的方法,变式一如果选用例子中的方法一,首先要把弦的斜率设出来,联立方程尝试计算后发现把的坐标都用斜率来表示,一来计算量极大,二来这个参数常常消不去,通过教师板演和学生亲自动手验证,最后可以和学生总结:对于的轨迹为简单的直线时,消参法可行,对与的轨迹是曲线时,消参就不管用了,因此我们推荐用点差法这种模式应对。
  回顾这道题的解法,它不同于此前例子与变式一的点差法解题过程,适用与弦长为定值的动弦中点轨迹求法。解法中巧妙的引入倾斜角这一参数,代点作差作和,边化边观察调整,我们的目的是消掉题目原本不存在的参量,通过代入法最后消去参数而求得轨迹方程,解题过程真正做到了参数的设而不求这一精髓要义。学生通过此例的完成,能感受解法的奇妙,从而萌生对数学的兴趣,并在今后的学习中勇于尝试探索。
  对于解析几何中的题型模式,我们要用辩证的观点去对待。并非解析几何的每一种题型都能对号入座,都有规律可循。教师可挑选典型范例旨在于给学生做一个示范,问题要如何切入,思路该如何打开,有共性的及时总结体会,一题多解的比较后择优而纳,这些教学反思活动都是一个整体的积累。学生在今后的学习中碰到非常规的问题(比如变式二)还需要适当的调整转化分解,把此前(例子与变式)积累的模式加以重组,内化成自己的更高层次的理解模式,这才是我们教师希望看到的。所谓题海无涯,我们教师需要在有限的模式题型中提升学生整体的数學涵养。
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