如何追求高中数学试题讲评的高效性

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  在高三二轮或三轮复习阶段,我们常常选择一些优秀试卷让学生练习,批改后讲评是这个阶段的基本课型.教学的节奏一般控制在教师的手中,而为了适应统一的复习教学进度,老师常常面面俱到,很多题点到为止,学生也就是知道了答案,而能力无实质性的提高.我们认为这样的试题讲评课是低效的.我们首先主张几套试题中的同类问题可择其一或二重点讲评,不仅把题目本身讲清楚,同时启发同学多角度重新审视、一题多解,在各种解法的比较与联系的反思中领悟方法的本质;其次引导同学发散思维,在类比、联想中由此及彼,解一题的同时打开一类问题的解题思路,只有这样才能让试题讲评效益最大化.
  
  例1 已知过点P(9,3)的l与x轴的正半轴、y轴的正半轴分别交于A,B两点,则距离AB的最小值为.
  分析 过P点的直线l绕P点旋转时,A,B两点分别在x轴和y轴的正半轴上移动,线段AB在变化,为了求出线段AB长的最小值,需选择适当的变量建立目标函数.我们选择不同的视角,可以从不同的角度建立相应的目标函数.
  视角1 过点P分别向x轴和y轴作垂线,设∠BAO=θ,则AP=3sinθ,BP=9cosθ,所以AB=AP+PB=3sinθ+9cosθ0<θ<π2.
  视角2 用直线方程的截矩式:设直线l的方程是xa+yb=1(a>9,b>3).由点P在直线l上有:9a+3b=1b=3aa-9(a>9),所以AB=a2+b2=a2+3a2(a-9)2(a>9).
  视角3 用直线方程的点斜式:设直线l的方程是y-3=k(x-9)(k<0).所以A9-3k,0,B(0,3-9k),所以AB=1+1k2(9k-3)2(k<0).
  视角4 用直线方程的参数式:设直线l的方程是x=9+tcosθ,y=3+tsinθ(t是参数,θ是直线的倾斜角,θ∈π2,π).令y=0,得tA=-3sinθ.令x=0,得tB=-9cosθ.
  所以AB=|tA-tB|=3sinθ-9cosθ.
  以上,我们从四个不同的角度分别建立了目标函数,其目的是将线段(形)的长转化为目标函数(数),是从形向数的转化.这里视角1直接从形的特征入手建立目标函数,而视角2~4则是从直线方程的各种不同形式入手建立目标函数,线段AB的长实际上是直线l与曲线xy=0交点间的距离,视角4也是求直线l与一般曲线f(x,y)=0交点的常用方法.
  视角1和4中目标函数实质上是一致的,我们以视角1中的目标函数为例求解:
  令f(θ)=3sinθ+9cosθθ∈0,π2,则f′(θ)=-3cosθsin2θ-9(-sinθ)cos2θ=9sin3θ-3cos3θsin2θcos2θ,由f′(x)=0,得tanθ=33θ=π6,易知当θ=π6时,[f(θ)]min=fπ6=83.
  视角2和3中目标函数实质上是一致的,我们一视角2中的目标函数为例求解:
  令f(a)=a2+3a2(a-9)2,则f′(a)=2a+6a(a-9)2-6a2(a-9)(a-9)4,由f′(a)=0,得(a-9)3=27a=12,所以[f(a)]min=f(12)=83.
  在视角2中,我们研究的是在a,b满足9a+3b=1(a>9,b>3)的条件下,求a2+b2的最小值,上面给出的是其中的一种解法,我们还可以从不同的角度探索其他各种解法.
  解法二 令a2+b2=r2(r>0),这个等式的几何背景是一个变圆.将圆的方程写成参数形式a=rcosθ,b=rsinθθ∈0,π2,则有9rcosθ+3rsinθ=1,所以r=9cosθ+3sinθθ∈0,π2,以下同视角1的解法.
  解法二沟通了视角1与视角2中的两个不同形式的函数的联系,由此可以看出其本质的一致性.
  解法三 从9a+3b=1(a>9,b>3)可以看出b是a的函数,于是原问题转化为求函数y=3xx-9(x>9)上的动点M(x,y)到原点O的距离的最小值.
  又y=3xx-9(x>9)可化为y=3xx-9=3+93x-9(x>9),它表示中心在O′(9,3)的双曲线右上方的一支.将双曲线和点O′按向量a=(-9,-3)平移,则点O′移到O(0,0),原点O移到O″(-9,-3),曲线方程变为y=93x(x>0).以O″为圆心作圆与曲线y=93x(x>0)相切于Tt,93t,则两曲线在T处的公切线的斜率为k=-93t2.又kO″T=93t+3t+9=3t,由k•kO″T=-1,得t=3.因此(O″T)min就是点O″(-9,-3)到点T(3,33)的距离83.
  解法三给关系式9a+3b=1(a>9,b>3)以形(函数图像)的解释,从形的角度看出当O″T的值最小时,以O″为圆心的圆与函数y=93x(x>0)相切且有相同的切线,从而获得点T(3,33),问题解决.
  实实在在地和同学透彻地研究了一道题,远远比泛泛地讲一组题效果好,选择好题,设计好引导同学的程序,可以最大限度地调动学生学习的积极性和主动性,让我们的复习课更加有效.
  例2 已知数列{an}前n项的和是Sn.若{an}是等差数列,比较Sn+1+Sn-1(n≥2)与2Sn的大小.
  分析 设{an}的公差是d,则Sn=na1+n(n-1)2d,于是Sn+1+Sn-1-2Sn=d(n≥2).
  所以,当d=0时,Sn+1+Sn-1=2Sn,等价于数列{Sn}成等差数列;
  当d>0时,Sn+1+Sn-1>2Sn;
  当d<0时,Sn+1+Sn-1<2Sn.
  即d≠0时,数列{Sn}不能成等差数列.
  这里n-1,n,n+1成等差数列,推广一下有什么结论?于是有:
  变题1 若{an}是等差数列,n  分析 易知Sn+Sk-2Sm=(n-k)2d4,结论与原题相同.
  将等差数列与等比数列类比又有什么结论?
  变题2 若{an}是等比数列,n  分析 设等比数列{an}的公比是q,数列n,m,k的公差是d.
  则q=1时,Sn=n,SnSk-S2m=-(n-k)24<0;
  q≠1时,Sn=a1(1-qn)1-q,设a11-q=A,则
  Sn•Sk-S2m=A(1-qn)•A(1-qk)-A2(1-qm)2
  =A2(-qn-qk+2qm)
  =A2(-qn)(1+q2d-2qd)
  =-a21qn(1-qd)2(1-q)2.
  
  当qn<0时,SnSk-S2m>0;当qn>0时,SnSk-S2m<0.
  显然,数列{Sn}不能成等比数列.将数列{an}中的项作点微调便有精彩的变题:
  变题3 若{an}满足a1=1,a2=2,anan-1=qn-2(n≥3,q>0),若{Sn}成等比数列,求q的值.
  分析 由条件,a1=1,a2=2,
  当n≥3时,Sn=2n-1(q=1),1+21-q-21-q•qn-1(q≠1).
  当q=1时,{Sn}显然不成等比数列;
  当q≠1时,S2n+1-Sn•Sn+2=3-q1-q-21-q•qn2-3-q1-q-21-q•qn-1•3-q1-q-21-q•qn+1=2(3-q)•qn-1.
  所以,当q=3时,SnSn+2=S2n+1,数列{Sn}是等比数列;
  当q>0且q≠3时,显然Sn-1Sn+1≠S2n,自然又有:
  变题4 若{an}满足a1=1,a2=2,anan-1=qn-2(n≥3,q>0),当q满足什么条件时有SnSn+2  变题5 若{an}满足a1=1,a2=2,anan-1=qn-2(n≥3,q>0),当q满足什么条件时有SnSn+2>S2n+1?
  由条件Sn>0,所以SnSn+2>S2n+1Sn+2Sn+1>Sn+1Sn,于是有:
  变题6 若{an}满足a1=1,a2=2,anan-1=qn-2(n≥3,q>0),数列{bn}满足bn=Sn+1Sn,若数列{bn}递增,求q的取值范围.
  变题7 若{an}满足a1=1,a2=2,anan-1=qn-2(n≥3,q>0),数列{bn}满足bn=Sn+1Sn,若数列{bn}递减,求q的取值范围.
  从变题3起,每道题都是十分精彩的基本数列训练题,都可以做高三综合试卷的数列压轴题.
  所以对于试题讲评我们不仅把题目本身讲清楚,同时启发同学多角度重新审视、一题多解,在各种解法的比较与联系的反思中领悟方法的本质,只有这样才能让试题讲评效益最大化.
  
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