一般思維與特殊思維是辯證思維模式中的兩種方式,二者之間又是辯證統(tǒng)一的.在解決一些客觀題時,特別是有確定答案的選擇題或填空題時,借助場景應(yīng)用,合理選用特殊思維,使得一般性問題特殊化,從中尋找分析與研究問題的一般性規(guī)律,給問題的突破與求解開拓一個全新的局面.
在處理平面解析幾何問題時,借助直線、圓、圓錐曲線等相關(guān)曲線的內(nèi)涵與實質(zhì),優(yōu)化其“數(shù)”的基本屬性與“形”的結(jié)構(gòu)特征,以特殊思維巧妙切入,借助特殊元素、特殊關(guān)系、特殊位置或特殊性質(zhì)等特殊形式來應(yīng)用,有時可以簡單快捷處理一些相關(guān)的平面解析幾何問題.
1 特殊元素
在平面解析幾何中,通過特殊元素的合理應(yīng)用,如特殊點、特殊線段、特殊角等的確定,化一般為特殊,化“動”為“靜”,優(yōu)化結(jié)構(gòu)與過程,以特殊情況下所確定的結(jié)論來回歸一般性問題.
例1〔2024年江西省贛州市高三(上)期末考試數(shù)學(xué)試卷〕已知A(x1,y1),B(x2,y2)是圓O:x2+y2=2上兩個不同點.若x1x2+y1y2=-1,則x1+x2+y1+y2的取值范圍是().
A.-22,22
B.[-1,1]
C.[-2,2]
D.[-2,2]
分析:根據(jù)題設(shè)條件,通過點與圓的位置關(guān)系,結(jié)合相應(yīng)關(guān)系式的結(jié)構(gòu)特征,聯(lián)想并構(gòu)建對應(yīng)的平面向量的數(shù)量積,確定兩向量之間的夾角,而借助特殊思維,通過特殊點的選取,利用代數(shù)式的取值情況進行巧妙排除,處理起來更加簡單快捷.
解析:依題,可得OA·OB=x1x2+y1y2=-1,又|OA|=|OB|=2,
結(jié)合cos〈OA,OB〉=OA\5OB|OA||OB|=-12,0≤〈OA,OB〉≤π,可得〈OA,OB〉=2π3.
選取特殊點A(2,0),此時可取點B,其坐標(biāo)為2cos 2π3,2sin 2π3,即-22,62.
所以x1+x2+y1+y2=2-22+62=2+62>2.結(jié)合各選項中的數(shù)據(jù)信息,由此可以排除選項A,B,C,故選擇答案:D.
2 特殊關(guān)系
在求解平幾問題時,借助問題場景的變化情況,通過特殊關(guān)系的建立,如點的重合、線段長度相等的確定,優(yōu)化問題中相關(guān)要素之間的關(guān)系,使得問題更加清晰明了,給問題的解決提供明朗的方向,進而以特殊關(guān)系所確定的結(jié)論來解決一般性問題.
例2〔2024年廣東省普通高等學(xué)校招生全國統(tǒng)一考試模擬測試(一)(廣東一模)數(shù)學(xué)試卷〕已知直線l與橢圓C:x23+y22=1在第一象限交于P,Q兩點,l與x軸、y軸分別交于M,N兩點,且滿足|PM||QM|+|QM||PM|=|PN||QN|+|QN||PN|,則l的斜率為.
分析:根據(jù)直線與橢圓的位置關(guān)系,以及其中動點、動直線的變化情況,利用特殊關(guān)系的構(gòu)建,或利用線段長度相等,或利用點的重合等,以特殊思維形式來確定對應(yīng)問題成立時的條件,進而簡單直接處理與求解.
解法1:(特殊法1)
根據(jù)題設(shè)條件|PM||QM|+|QM||PM|=|PN||QN|+|QN||PN|,借助特殊關(guān)系取|QN|=|PM|.
設(shè)線段PQ的中點為H,則H也是線段MN的中點.
設(shè)直線PQ的方程為y=kx+m,可得點H的坐標(biāo)為-m2k,m2,則有kOH=m2-m2k=-k.
由橢圓的中點弦定理可得,k·kOH=-b2a2=-23,即-k2=-23,解得k=-63(正值舍去).
所以l的斜率為-63.故填答案:-63.
解法2:(特殊法2)借助極限思維可知,點P,Q無限接近時,假設(shè)此時P,Q兩點重合.
結(jié)合題設(shè)條件|PM||QM|+|QM||PM|=|PN||QN|+|QN||PN|,可知P(或Q)是線段MN的中點.
設(shè)直線MN的方程為xm+yn=1(m>0,n>0),可得P(或Q)的坐標(biāo)為m2,n2.
由橢圓的中點弦定理,可得kMN·kOP=-b2a2=-23,即n2m2=23,解得nm=63(負(fù)值舍去).
所以l的斜率為-nm=-63.
解法3:(特殊法3)設(shè)橢圓C的右頂點為A,上頂點為B,借助極限思維可知點M,P(或Q)→A,點N,Q(或P)→B,滿足|PM||QM|+|QM||PM|=|PN||QN|+|QN||PN|,
此時kPQ=kAB=-23=-63.
3 特殊位置
有些解析幾何題,通過特殊位置的合理確定,如直線的平行或垂直、直線與圓或圓錐曲線相切等,聯(lián)系起相應(yīng)的直線與圓、直線與圓錐曲線的位置,基于其中更加明了清晰的位置來實現(xiàn)問題的突破與求解,從而直觀形象地分析與解決問題.
例3(2024年湖北省高中畢業(yè)生4月模擬測試數(shù)學(xué)試卷)拋物線Г:x2=2y上有四點A,B,C,D,直線AC,BD交于點P,且PC=λPA,PD=λPB(0<λ<1).過A,B分別作Г的切線交于點Q,若S△ABPS△ABQ=23,則λ=().
A.32
B.23
C.33
D.13
分析:題設(shè)條件中的點、線眾多,關(guān)系比較復(fù)雜,而借助特殊思維方法,通過兩平行弦與x軸平行這種特殊位置的選取,借助圖形的對稱性,給問題的突破與求解提供更加簡捷的應(yīng)用場景.
解析:依題,由于PC=λPA,PD=λPB,可知AB∥CD.
又由選項可知λ為定值,因此可用特殊思維方法,考慮兩平行弦與x軸平行這種特殊位置情形,其中AB,CD與y軸的交點分別為M,N.
如圖1所示,設(shè)Aa,a22,P(0,t),由PC=λPA可得|NC|=λ|MA|,即xC=λa,則有yC=12x2C=12λ2a2.
由PC=λPA,得|PN|=λ|PM|,即12λ2a2-t=λa22-t,解得t=-12λa2.
而由y=x22求導(dǎo)可得y′=x,利用導(dǎo)數(shù)的幾何意義,可知點Aa,a22處的切線AQ的方程為y-a22=a(x-a),令x=0,解得y=-a22,則Q0,-a22.
所以S△ABPS△ABQ=|PM||QM|=a22+12λa2a22+a22=1+λ2=23,解得λ=13.故選擇答案:D.
4 特殊性質(zhì)
有些解析幾何題,通過特殊性質(zhì),如曲線或圖形的對稱性、平行關(guān)系或垂直關(guān)系等,抓住相應(yīng)的一些基本特殊性質(zhì)直接切入,經(jīng)??梢越o問題的解決“撕開”一道突破口.
例4〔2024屆廣東省高三(下)學(xué)期開學(xué)數(shù)學(xué)試卷〕過原點的直線l:y=kx與圓x2-6x+y2-6y+16=0交于A,B兩點,且|OA|=|AB|,則k=qjtB1EgpVLuRj47GBm0S1tSdeo060+xVpga1fhA8HTw=().
A.1
B.2
C.12
D.2
分析:根據(jù)題設(shè)條件,抓住直線與圓的位置關(guān)系及對稱思維,從特殊性質(zhì)層面逆向思維切入,并結(jié)合單選題的特征,實現(xiàn)問題的巧妙突破,解答起來更加簡單快捷,甚至達到“稱殺”的效果.
解析:由圓x2-6x+y2-6y+16=0配方可得(x-3)2+(y-3)2=2,則圓心C(3,3),半徑r=2.
借助直線與圓的位置關(guān)系的特殊性質(zhì),若直線l:y=kx不過圓心C,根據(jù)直線與圓的位置關(guān)系的對稱性,可知這樣的直線有兩條,與條件中的單項選擇題不吻合,則只能是直線l:y=kx過圓的圓心C,所以k=kOC=1.故選擇答案:A.
依托平面解析幾何中一些不確定的量與場景,合理應(yīng)用特殊思維,巧妙借助特殊元素、特殊關(guān)系、特殊位置或特殊性質(zhì)等特殊形式來轉(zhuǎn)化,可以使得問題中的一些變化的量以一種特殊的形式出現(xiàn),實現(xiàn)客觀性問題的突破與解決.特殊思維應(yīng)用的本質(zhì)就是“一般”中尋找“特殊”,“特殊”中呈現(xiàn)“一般”,減化推理論證步驟,優(yōu)化解題過程,減少數(shù)學(xué)運算,提升解題效益.