安徽省臨泉田家炳實驗中學 (郵編:236400)
高考試題對復習備考有導向作用.因此,每年高考后,教師大都認真做高考試題,感受高考試題的變化.筆者認為僅限于此還不夠,教師應深度研讀高考試題,挖掘試題的來源,探尋試題的不同解法,并深度拓展試題,啟迪高三復習備考.下面以2018年全國卷I文20(理19可看成它的變式)為例具體談談自己的看法,與大家交流.
設拋物線C:y2=2x,點A(2,0)、B(-2,0),過點A的直線l與C交于M、N兩點.
(1)當l與x軸垂直時,求直線BM的方程;
(2)證明:∠ABM=∠ABN.
本題以拋物線為載體,以直線與拋物線的位置關系(相交)為依托,借助兩角相等,綜合考查直線、拋物線以及它們之間的關系等知識;在解決問題的過程中,進一步考查學生的邏輯推理與運算求解能力,從中滲透了直觀想象、邏輯推理、數(shù)學運算等數(shù)學核心素養(yǎng),綜合性強,有一定難度.
2.1 試題命制猜想
該試題改編自教材,過程如下:
(1)人教版數(shù)學選修2-1第73頁第6題:“如圖1,直線y=x-2與拋物線y2=2x相交于A、B兩點,求證:OA⊥OB”;
(2)如圖2,去掉線段OA、OB以及點F,然后取直線y=x-2與x軸交點M(2,0)及定點N(-2,0),連接NA、NB;
圖1
圖2
圖3
(3)如圖3,把直線y=x-2改為任意過M(2,0)的直線l,并把相應的字母交換,就得到試題.
2.2 改編前后對比
試題保持了教材中拋物線和點(2,0)不變,把直線y=x-2一般化,并添加了與點(2,0)關于原點對稱的點(-2,0),而結論也由線垂直改為角相等.通過這樣的改編,使得試題的深度和靈活性都得到大幅度地提高,符合高考命題(源于教材,又高于教材)的要求.
3.1 解法
(1)是求特殊位置(直線l與x軸垂直)下的直線方程,易得直線BM的方程為x-2y+2=0或x+2y+2=0(過程略).對于(2),由于∠ABM與∠ABN的公共邊在x軸上,另外兩邊分居x軸的兩側(cè),故證∠ABM=∠ABN主要有四條思路:利用角平分線定理的逆定理,直線BM、BN的斜率之和為零以及三角形相似.由于當直線l垂直x軸時,易證∠ABM=∠ABN,只考慮直線l不垂直x軸的情況.
解法1利用角平分線定理1的逆定理
解法2利用角平分線定理的逆定理
設直線l的方程為y=k(x-2),M(x1,y1),N(x2,y2),
解法3利用兩直線的斜率之和為零
因為M(x1,y1),N(x2,y2)都在直線l:x=my+2上,所以x1=my1+2,x2=my2+2.
因此kBM+kBN=
=∠ABN.
解法4利用三角形相似
圖4
故∠ABM=∠ABN.
當然也可以借助BM上關于x軸對稱的點在BN上,或者向量法證明.
3.2 解法對比
四種解法都是以直線與拋物線相交為基礎,在設而不求思想的指導下,通過消元建立關于x或y的一元二次方程,利用韋達定理得到等式,為證明命題做準備.其中方法1與方法2直接利用角平分線定理的逆定理,具有初中知識背景,容易想到,但是對運算能力要求較高,對一般的學生是一種挑戰(zhàn),一般不提倡用它.方法3是把角相等轉(zhuǎn)化為斜率之和為零,相對于前兩種方法,運算量減少,但思維量增大,這是師生一般采用的方法.方法4側(cè)重于幾何法,構造三角形相似,簡化了運算量,但學生不易想到.四種方法各有千秋,只有讓學生親身感受解題的過程,才能深刻領會各種方法的優(yōu)缺點.
4.1 拓展
拓展1設拋物線C:y2=2px(p>0),點A(a,0),B(-a,0)(a>0),過點A的直線l與C交于M、N兩點,那么∠ABM與∠ABN是否相等?
拓展2已知A、B、C、D是拋物線E:y2=2px(p>0)上的四點,A、C關于拋物線的對稱軸對稱且在直線BD的異側(cè),直線l:x-y+1=0是拋物線在C點處的切線,BD∥l,那么AC平分∠BAD嗎?