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課本中一道求面積最小值問題的解法探究及變式

2024-11-01 00:00:00杜海洋周祝光
中學生數(shù)理化·高二版 2024年10期

眾所周知,高考試題一般在教科書上都可以找到“影子”?!霸从诮滩模哂诮滩摹币呀洺蔀楦呖济}的一條重要原則,也是專家青睞的一種命題手法。這就啟示我們要研究課本習題,重視課本習題的組合、演變、延伸、推廣及拓展。下面以課本中的一道復習參考題為例,分析題目的背景、結構和考查目標,從不同視角探究題目的解法,然后對題目進行變式拓展,希望對同學們的學習有所幫助。

一、題目呈現(xiàn)

題目 如圖1,過點P( 1, 1)作直線A B,分別與x軸的正半軸, y軸的正半軸交于點A, B。當直線A B在什么位置時,△A O B的面積最小?最小面積是多少?

此題是人教A版《數(shù)學選擇性必修第二冊》第五章“一元函數(shù)的導數(shù)及其應用”中復習參考題5的第1 0題。

題目是一道典型的求函數(shù)最值問題,由于解答入口較寬,求函數(shù)最值除用導數(shù)方法外,還可以運用基本不等式、一元二次方程判別式、對勾函數(shù)、凹凸函數(shù)等知識點,利用整體思想、函數(shù)思想、消元思想等數(shù)學思想,主要的解題方法有基本不等式法、判別式法、導函數(shù)法等。下面避開導數(shù),利用所學方法進行解答,以饗讀者。

二、解法探究

點評:解法1、解法2是解題的常規(guī)思路,也是直接利用基本不等式進行求最值。當然,本題可以從多角度建立直線方程或尋求A, B兩點的坐標關系,如可以利用三點共線、斜率相等、向量共線等,請同學們自行解答。

故當直線A B的橫截距為2時,△A O B的面積最小,最小值是2。

點評:構造法是一種創(chuàng)造性解題方法,它是一種解題的輔助手段,通過構造適當?shù)臄?shù)學對象(如圖形、模型、函數(shù)、方程、不等式、數(shù)列等)轉換命題,為解題創(chuàng)造條件。構造法的核心是“構造”,就是“創(chuàng)造適當?shù)慕Y構”,構造法解題貴在“創(chuàng)新”。

點評:三角函數(shù)是一個非常精細、有用的工具,三角代換是構造法的一種重要形式,其本質體現(xiàn)了換元思想,消元策略,尤其利用三角函數(shù)的有界性可以求解其最值(值域)。

三、變式

在解完一道經典習題后,可以通過改變問題的條件、結論以及問題的背景等進行變式,以鍛煉同學們靈活應用不同方法解答問題的能力,達到做一題通一類,以不變應萬變的運算素養(yǎng)。

變式3 過點P( 2, 1)作直線l分別交x軸, y軸的正半軸于A, B兩點。

( 1)求| O A |·| O B |的最小值,及此時直線l的截距式方程;

( 2)求| P A |·| P B |的最小值,及此時直線l的截距式方程。

四、反思

同學們在平時學習中,要領悟教材主編的意圖,深入研究教材中的例題、習題。教材是連接課程方案與教學實踐的樞紐,是教師教與學生學的載體。教材例習題只是提供了基本的教學素材,并非教學內容的全部,要樹立“用好教材,超出教材”的理念。研究教材時既要尊重教材,又要不拘泥于教材。我們只有吃透教材的精神與實質,創(chuàng)造性地使用教材資源,才能不斷提高教材例題、習題的“附加值”。

(責任編輯 徐利杰)

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