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2007年8月13日 星期 放大 缩小 默认
“新民晚报-东方网大力神”超级高考巡回讲座精彩内容回放  上海新课程改革对学生数学能力提出了新要求———
你有没有“数学问题研究能力”?

沈子兴


  上海新课程改革对学生数学能力提出了多方面的要求,其中包括对数学问题的研究能力,这些能力的培养必须通过平时训练慢慢提高。因此在平时学习过程中对一些有趣的、有内涵的数学问题从多角度进行深入思考,充分发挥题目的功能,促进研究能力的提高,使得收益最大化。

  例题1直线l过抛物线y2=2px(p≠0)的焦点,且与抛物线相交于A (x1,y1)和B(x2,y2)两点。求证:y1y2=-p2。

  这是一道常见的命题,许多同学证明好了就结束了。我们仔细想一想,这是一个多么有趣的结论啊,这条直线只要经过焦点,任意转动该直线,它与抛物线交点的纵坐标之积始终是一个定值,很值得我们回味、值得我们进一步探究。

  思考1上述命题的逆命题成立吗?证明你的结论。

  设直线l与抛物线y2=2px(p≠0)相交于A (x1,y1)和B(x2,y2)两点。并且y1y2=-p2。那么这条直线是否一定经过焦点?

  分析 当直线垂直于x轴时,y1=-y2,由y1y2=-p2得y1=p,y2=-p,得出x1=x2=■,这时,直线经过焦点。当直线不垂直于x轴时,可以设直线方程为y=kx+b代入抛物线方程,利用根与系数的关系得出k与b的关系2b=-pk,在y=kx+b中,令y=0可以得出x=-■,从而得到直线恒过焦点,逆命题成立。

  思考2在原命题中,如果直线l不是经过抛物线y2=2px(p≠0)的焦点,而是经过x轴上另外的一个定点P(x0,0)(x0>0),并且保证直线与抛物线有两个公共点,那么y1y2是否还是定值呢?

  下面,我们用同一方法研究这一命题。

  当直线垂直于x轴时,x1=x2=x0,显然y1y2=-2px0为定值;当直线不垂直于x轴时,可以设直线方程为y=k(x-x0),代入抛物线方程得出ky2-2py-2pkx0=0,从而y1y2=-2px0(定值)。说明该命题也是真命题。

  上述思考2,可以构造成这样的研究性问题:

  对照命题(1),给出一个更一般性的命题,使命题(1)是该命题的特例,并对该命题的真假加以研究。

  思考3思考2中命题的逆命题成立吗?证明你的结论。

  从上述探讨的过程来看,可能是成立的,读者不妨试一试。

  还可以做进一步的思考:

  思考4如果直线l经过抛物线y2=2px(p≠0)内部一个定点P(m,n),且与抛物线相交于A (x1,y1)和B(x2,y2)两点。那么y1y2还是定值吗?

  一个有趣的问题引发了我们一连串的思考,这一过程实际上是一道研究性问题的设计过程,也是研究能力不断提高的过程。

  例题2大家知道,过圆上任意一点P,任意作相互垂直的弦PA,PB,则弦AB必过圆心(定点)。受此启发,引起我们一系列的思考: 对其他的二次曲线有这样的性质吗?先研究一下抛物线。

  思考1过抛物线y2=4x的顶点O任作相互垂直的弦OA,OB,则弦AB是否经过一个定点?若经过定点(设为Q),请求出Q点的坐标,否则说明理由;

  分析 设OA:y=kx,OB:y=-■x

  由y=kxy■=4x得A(■,■),同理B(4k2,-4k)

  因此AB方程为y+4k=■(x-4k■), 即y+4k=■(x-4k■)

  令y=0得4k(■-k)=x-4k2,∴x=4  ∴直线AB必过定点Q(4,0)

  思考2思考1中命题的逆命题成立吗?即如果直线经过(4,0)点,那么是否一定有OA⊥OB成立?(请读者自己完成)

  思考3对于抛物线y2=2px上顶点以外的定点是否也有这样的性质?请提出一个一般的结论,并证明。

  分析:设点P(x0,y0)为y2=2px上一定点,则y0 2=2px0 1分

  过P作互相垂直的弦PA,PB

  设A (x1,y1),B(x2,y2),则y1 2=2px1,y2 2=2px2,

  ∴■·■=-1 ∴■·■=-1

  化简得(y1+y0)(y2+y0)=-4p2即y1y2+y0(y1+y2)+y0 2+4p2=0(*)

  假设AB过定点Q(a,b),则有■=■

  即■=■化简得y1y2-b(y1+y2)+2pa=0(**)

  比较(*)、(**)得a=2p+x0,b=-y0

  ∴过定点Q(x0+2p,-y0)

  思考4 对其他的二次曲线如椭圆、双曲线有这样的性质吗?

  这时我们的思维不仅是在完成一道数学题目,而是在数学的海洋中任意遨游,探索着数学的奥秘,捕捉一个又一个有趣的数学问题,这是一个多么美妙的过程啊。

  通过上面两个典型问题的分析可以发现,数学中研究性学习问题并不是凭空想出来的,而是通过对一些数学问题做深入的思考,形成一个系列化的思维链,而通常采用的思考方法是由特殊到一般、类比及对命题正反两方面的深入思考,从而构造出一系列的研究性学习问题,这就要求我们注重解题后的反思,养成良好的思维习惯 ,长期的努力才能促进研究性学习能力的提高。

  长宁区教育学院 高级教师  沈子兴


 
    

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