張芝悅











[摘? 要] 圓錐曲線壓軸題的綜合性強,解題探究可分三大環節進行:定位解讀考題、過程構建分析、多解深入探究. 實現考點、過程、多解的系統串聯. 研究者以2022年新高考全國Ⅰ卷的圓錐曲線壓軸題為例,開展解題探討,并提出相應的教學建議.
[關鍵詞] 圓錐曲線;雙曲線;斜率;三角形;面積
圓錐曲線是高中數學的重點知識,實際考查時常從知識綜合視角進行,與幾何相關聯構建復合圖形,解題過程有兩大特點:一是運算量大,推理過程繁雜;二是解析視角多樣,可從不同視角切入,均可構建方法和思路. 開展解題探究,總結思路十分重要,本文結合一道考題進行深入探究.
呈現考題,定位考點
定位 本題以直線與雙曲線相交為背景,題設兩問,分別求直線的斜率和三角形的面積,將雙曲線與直線、三角形相融合,數形結合思想突出,側重考查學生的邏輯推理與分析運算等能力.
面積模型. 由于本題兩問的綜合性強,因此可結合圖象分段構建解題過程.
分段構建過程,詳解問題
1. 方程聯立簡化,斜率構建處理
第一步,繪制圖象.
位置:雙曲線的焦點位于x軸上;
交點:直線l與雙曲線有兩個交點,分別為點P和點Q;
直線:涉及直線AP和AQ.
根據上述分析繪制圖1所示的圖象.
第二步,確定雙曲線的方程.
第三步,設定直線的方程,聯立方程進行處理.
設P(x,y),Q(x,y),易知直線l的斜率存在,可設直
綜上可知,直線l的斜率k=-1.
2. 轉化三角函數值,構建三角形面積模型
第一步,設定角度關聯推導.
采用分段構建的方式求解,從求解過程來看有三大特點:一是運算量大,需要采用整體代換、分類討論等簡化方法;二是數形結合緊密,需要借助圖象把握直線與曲線的位置關系;三是分段過程較多,涉及方程聯立、模型構建、簡化處理等過程. 總之,綜合性問題的破解過程,要把握圖象,合理轉化處理條件,準確構建模型,充分簡化處理代數式.
思路拓展,多解探究
上述求解過程采用的是傳統解法,聯立方程簡化處理條件求斜率,分類討論三角函數值構建面積模型. 本題求解還可以從不同視角、采用多種方法構建思路,下面結合問題開展多解探究.
1. 構建參數方程,切入條件求斜率
核心條件是直線AP,AQ的斜率之和為0,可采用參數方程法設定兩直線的方程,通過參數方程的聯立并簡化來求斜率.
評析 這采用的是參數方程法,共三步:第一步,設定兩直線的參數方程;第二步,推導點P和Q的參數;第三步,將直線PQ的斜率轉化為與點P和Q的參數相關的代數式,整理后消去參數求出斜率. 參數方程法最大的特點是對直線參數方程的設定.
2. 點差法轉化構建,向量法轉化破題
對于第(2)問的三角函數值條件下的面積問題,可以結合點差法和向量法來分別構建直線方程和面積模型. 其中點差法主要用于直線l方程的求解,而向量法主要體現面積模型的轉化. 由于上述已經確定點P,Q只能位于雙曲線右支,在此不再討論,方法構建具體如下.
解法1 點差法.
解法2 向量法.
評析 上述呈現的是用點差法和向量法求解第(2)問(面積問題)的過程. 利用點差法可較為簡潔地構建直線的斜率,利用向量法可調用正切值條件直接構建面積模型. 若實際求解時能融合這兩種方法,則可高效快速處理面積問題.
解后反思,教學思考
筆者探究時將過程分析與多解探討相融合,全方位呈現了解題過程,這對于同類型問題的破解有參考價值. 下面結合教學實踐提出幾點建議.
1. 定位分析考題,明晰知識考點
綜合性強是圓錐曲線壓軸題最典型的特點,涉及眾多知識考點. 解題探究環節中需要充分分析考題,定位考查重點,明晰知識要點,為后續的知識調用與思路構建做基礎,同時有利于復習備考. 如上述解題分析,定位直線與雙曲線相交,以交點與直線為基礎構建三角形,融合了三角函數、斜率等知識. 教學中要引導學生解讀題干信息,梳理問題條件,把握圖象關系,系統串聯考點.
2. 數形結合推理,分步構建過程
數形結合、分步構建是破解綜合性問題的核心方法,即采用數形結合法,解讀條件,轉化條件,構建模型. 思路構建分步呈現,將復雜問題細化為眾多的小問題,充分降低思維難度. 以上述第(2)問為例,原解法共四步——設定條件、討論交點、推導直線、構建模型,解析過程調用公式定理,實現復雜問題簡單化. 探究教學中同樣建議采用數形結合法,將問題拆解,結合圖象引導學生思考,形成系統的解題思維.
3. 深入思考考題,拓展探究解法
圓錐曲線綜合題的解法思路不唯一,采用不同方法或思路均可完成求解,教學中有必要引導學生深入思考,全面審視問題,探尋不同解法. 如上述多解探究環節,采用點差法轉化斜率求直線方程,利用向量法調用正切值條件構建面積模型. 尤其對于綜合性強的圓錐曲線與直線壓軸題,可從函數、向量、方程、不等式等視角審視條件、構建思路. 教學中可結合實例開展多解探究,引導學生深刻理解問題,拓展學生的思維.