一道高考题的多角度思考及推广

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  摘要:高考数学注重考查学生的解题能力以及逻辑思维推理能力,由于数学学科知识答案的固定性,学生往往会被束缚在特定的解题模式中,这样会制约学生的解题思路,对于教师来说主要的任务是教会学生掌握解题的思想,能学以致用,触类旁通,而不是仅仅教会学生能够解出一道题,下面笔者就针对2016年四川卷第8题的解法进行多角度分析,来谈一谈高考题一题多解之妙,挖掘其一题多解的内在联系。
  关键词:一题多解;多角度;推广;教学启示
  一、 解法分析
  设O为坐标原点,P是以F为焦点的抛物线y2=2px(p>0)上任意一点,M是线段PF上的点,且|PM|=2|MF|,则直线OM斜率的最大值为。
  A. 33
  B. 23
  C. 22
  D. 1
  1. 基本不等式的视角
  解法1:由焦点F(p2,0),设点P、M的坐标分别为P(y202p,y0),M(x,y),现就y0>0来讨论,由于|PM|=2|MF|,即PM=2MF,解出M(p3 y206p,y03),即kOM=y-0x-0=yx=22py0 y0p≤222=22,当且仅当y20=2p2时,取等号,即kOMmax=22。
  2. 方程的视角
  解法2:设点P、M的坐标分别为P(x0,y0),M(x,y),由|PM|=2|MF|,得x=13x0 p3,y=13y0,即∴P(3x-p,3y),得到M的轨迹为:9y2=6px-2p2,将OM所在的直线方程为y=kx与M的轨迹方程联立得:9k2x2-6px 2p2=0,由Δ=(-6p)2-4·9k2·2p2≥0,解得k的取值范围为:-22≤k≤22,即直线OM斜率的最大值为22。
  3. 函数的视角
  解法3:由解法4知,当AP与抛物线相切时斜率最大,当然我们可以通过求导去解决,设P(x0,2px0),由y2=2px知y=2px,所以y′=kAP=k=p2px,即k=p2px=2px0-0x0-(-p),解得p=x0,所以直线的斜率为k=p2p2=22,即kOMmax=22。
  4. 几何的视角
  解法4:根据|PM|=2|MF|,考虑到中心的性质,可以巧妙构造一个三角形,不妨设B(p,0),使得焦点F为OB的中点,此时M为ΔBOP的重心,此时设点P的坐标为P(x0,y0),所以x0=y202p,由三角形重心坐标得M(x0 p3,y03),kOM=y0x0 p=1y02p py0≤1212=22,
  当且仅当y20=2p2时,等号成立,即kOMmax=22。
  二、 替代推广,巧得性质
  该高考题难度适中,题目虽小,有容乃大,不难发现我们得到的答案是一个与解析式中参数p无关的常数,一道好題的价值在于它能产生其他一些好题,因此我们可以大胆做出尝试,做出假设,利用好题进行适当变形和替换,用λ(λ>0)来替换原题中的数字2可得到如下一般形式:设O为坐标原点,P是以F为焦点的抛物线y2=2px(p>0)上任意一点,M是线段PF上的点,且|PM|=λ|MF|,则直线OM斜率的最大值是一个与p无关的常数。
  证明:焦点F(p2,0),点P、M的坐标分别为P(y202p,y0),M(x,y),就y0>0来讨论,由于|PM|=λ|MF|,所以PM=λMF,即:(x-y022p,y-y0)=λ(p2-x,-y),解出M(λp2-y202(1 λ)p,y01 λ),∴kOM=y-0x-0=yx=2py0λp2 y20=2y0p λpy0≤22λ=λλ,当且仅当y20=λp2时,等号,直线OM斜率的最大值为λλ。
  得出结论:不难发现,对该题变形后,得到的答案是一个与参数p无关的常数,这个答案很特殊,只与分焦半径的系数λ有关,为此本试题就得到了一般的推广的同时,我们可以得到一个与抛物线焦半径有关的一个性质:O为坐标原点,P是以F为焦点的抛物线y2=2px(p>0)上任意一点,M是线段PF上的点,满足PM=λMF,则直线OM斜率的最大值为1λ。
  参考文献:
  [1]司政君,巩继忠.一道数学高考题的多种解法[J].数学学习与研究,2012(5).
  [2]教育部考试中心.2016年普通高等学校招生全国统一考试大纲的说明[M].北京:高等教育出版社,2016.
  作者简介:
  毋晓迪,韩道兰,广西壮族自治区南宁市,广西民族大学理学院。
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