摘?要:賞析2019年高考數(shù)學全國Ⅰ卷理科第16題的七種解法,探究思維能力在高考數(shù)學中的重要性.
關鍵詞:高考題;賞析;思維能力
基金項目:甘肅省教育科學“十二五”規(guī)劃2013年度“新課改理念下高三數(shù)學復習高效策略研究”課題(項目編號:GS[2013]GHB0771).
作者簡介:羅彩霞(1978-),女,甘肅民勤人,本科,中學一級教師,研究方向:高中數(shù)學教育教學.
高考數(shù)學試題特別強調能力立意,尤其是思維能力,因此我們應重視概念,回歸教材,克服“輕概念、重訓練”的現(xiàn)象,著力培養(yǎng)考生的思維能力,引導中學數(shù)學教學從“題型+技巧+訓練”走向“概念+構建+思維”,逐步提高考生的思維能力.
2019年高考數(shù)學全國Ⅰ卷理科數(shù)學第16題,主要考查雙曲線的幾何性質、平面向量的線性運算、數(shù)量積等相關知識,考查考生的化歸與轉化能力、邏輯思維能力、運算求解能力及應用意識,考查的核心素養(yǎng)是邏輯推理、直觀想象、數(shù)學建模、數(shù)學運算等,是一道區(qū)分度高,考查考生思維能力的一道好題.
1?試題呈現(xiàn)
題目?(2019年全國Ⅰ卷理科數(shù)學第16題)已知雙曲線C∶x2a2-y2b2=1(a>0,b>0)的左、右焦點分別為F1,F(xiàn)2,過點F1的直線與C的兩條漸近線分別交于A,B兩點.若F1A=AB,F(xiàn)1B·F2B=0,則C的離心率為.
2?試題解析
分析?此題取材樸實,題干清晰,形式常見,但題中內涵豐富,字母較多,需考生冷靜思考、琢磨,充分發(fā)揮觀察力與想象力,為此先畫草圖,再結合求解離心率的通法:利用平面圖形的幾何等量關系以及圓錐曲線的定義、性質,想方設法找到關于a,b,c的一個等式,化簡即可求解.
解法1?如圖1所示,F(xiàn)1A=AB,F(xiàn)1B·F2B=0,所以OA⊥F1B.所以F1B:y=ab(x+c).
聯(lián)立y=ab(x+c),y=bax,解得Ba2cb2-a2,abcb2-a2.
則OB2=a4c2(b2-a2)2+a2b2c2(b2-a2)2=c2.
整理得,b2=3a2,即4a2=c2,c=2a.
所以e=ca=2.
解法2?因為F1B·F2B=0,所以F1B⊥F2B.
如圖1所示,OB=OF1=c,所以∠BF1O=∠F1BO.所以∠BOF2=2∠BF1O.
因為F1A=AB,所以點A為線段F1B的中點.
又因為O為線段F1F2的中點,所以OA//F2B.
所以F1B⊥OA.
因為直線OA,OB為雙曲線C的兩條漸近線,所以tan∠BF1O=ab,tan∠BOF2=ba.
又因為tan∠BOF2=tan2∠BF1O,所以ba=2×ab1-ab2.
所以b2=3a2,即c2-a2=3a2,2a=c.
所以雙曲線的離心率e=ca=2.
解法3?因為F1B·F2B=0,所以F1B⊥F2B.
如圖1所示,由直角三角形性質知,OB=OF2,所以∠OBF2=∠OF2B.
又F1A=AB,所以A為線段F1B的中點.
又因為O為線段F1F2的中點,所以OA//F2B.
所以∠F1OA=∠OF2B.
又根據漸近線OA與OB的斜率互為相反數(shù)知,∠F1OA=∠BOF2,所以ΔOBF2為正三角形.
由F2(c,0)可得Bc2,3c2.
因為點B在漸近線y=bax上,所以3c2=ba·c2.
所以ba=3.
所以e=ca=1+b2a2=2.
解法4?雙曲線C:x2a2-y2b2=1(a>0,b>0)的漸近線方程為y=±bax.
因為F1B·F2B=0,所以F1B⊥F2B.
所以點B在⊙O:x2+y2=c2上.
如圖2,不妨設點B在第一象限,由y=bax,x2+y2=c2,a2+b2=c2,x>0,得點B(a,b).
因為F1A=AB,所以點A為線段F1B的中點.
所以Aa-c2,b2,將其代入y=-bax得c=2a,故離心率e=ca=2.
解法5?雙曲線C∶x2a2-y2b2=1(a>0,b>0)的漸近線方程為y=±bax,如圖3所示,由F1A=AB知點A為線段F1B的中點.
又因為O為線段F1F2的中點,所以OA//F2B.
因為F1B·F2B=0,所以F1B⊥F2B.
所以OB=OF2.
所以∠OBF2=∠OF2B.
又因為OA//F2B,所以∠F1OA=∠OF2B.
因為∠BOF2=∠AOF1,所以∠BOF2=∠OF2B.
所以ΔOBF2為正三角形,可知ba=tan60°=3.
所以e=ca=1+b2a2=2.
解法6?雙曲線C:x2a2-y2b2=1(a>0,b>0)的漸近線方程為y=±bax,如圖4所示,設∠AOy=α,則∠BOy=α.
因為F1A=AB,所以點A為線段F1B的中點.
又因為O為線段F1F2的中點,所以OA//F2B.
所以∠OBF2=2α.
過點B作BH⊥OF2,垂足為點H,則BH//y軸.
則有∠OBH=α,所以∠HBF2=α.
易得ΔOBH≌F2BH,所以OB=BF2.
因為F1B·F2B=0,所以F1B⊥F2B.
又因為O為線段F1F2的中點,所以OB=OF2=c,所以ΔOBF2為正三角形.
所以ba=tan60o=3.
所以e=ca=1+b2a2=2.
解法7?如圖5所示,雙曲線C:x2a2-y2b2=1(a>0,b>0)的漸近線方程為y=±bax,即kOA=-kOB.
所以∠F1OA=∠F2OB=α.
又因為F1A=AB,所以點A為線段F1B的中點.
又因為O為線段F1F2的中點,所以OA//F2B.
因為F1B·F2B=0,所以F1B⊥F2B.
所以OA⊥F1B.
所以RtΔF1AO≌RtΔBAO.
所以∠BOA=∠F1OA=α.
由此得到3α=180°,α=60°,即kOB=ba=tan60°=3,即b=3a,平方得c=2a,即e=ca=2.
可見,不同視角,殊途同歸,立足基礎,注重思維,應用數(shù)形結合、等價轉化等數(shù)學思想,解決此類問題就是信手拈來、甕中捉鱉.
參考文獻:
[1]杜志建.金考卷特快專遞2019年全國各省市高考試題匯編[M].烏魯木齊:新疆青少年出版社,2019.
[2]何紅燕.探究一道三角函數(shù)創(chuàng)新題的六種解法[J].數(shù)理化學習(高中版),2019(05):37-39.
(收稿日期:2019-09-06)