由一道习题展开的探究

由一道习题展开的探究

江苏高邮市三垛中学陈传勇

椭圆可以视为对圆上的点向同一条直径施行伸缩变换而成.运用椭圆与圆之间的这种关系,你能根据圆的面积公式来猜想椭圆的面积公式吗?

通过师生对上道习题的共同研究,同学们认识到椭圆、双曲线、抛物线都可以看作是圆按照某种方式演化的结果.这时教者不失时机的引导他们:既是这样,那么圆的弦和切线的诸多性质,例如:(1)圆的弦的中点与圆心的连线与该弦互相垂直;(2)过圆x2+y2=r2上一点(x0,y0)的切线方程为xx0+yy0=r2;(3)构成圆周角是直角的两条弦的斜率之积为-1,即设P,A,B是圆上的三点,如果,则A、O、B三点共线.反过来,如果A、O、B三点共线,则kpa.kpb=-1等.通过类比迁移到圆锥曲线,又会得到什么样的结论呢?上述问题问得新奇,问题的结论应该是肯定的,而课本中又无解释,立即引起学生一探其究的强烈欲望.经过各小组充分讨论,汇总为以下几个问题:

问题1椭圆(a>b>0)的弦AB垂直于椭圆的一条对称轴时,则弦中点M与椭圆中心O的连线OM⊥AB,若不然则它们的斜率有kAB.KOM=?

问题2双曲线(a>0,b>0)的弦AB垂直于双曲线的一条对称轴时,则弦中点M与双曲线中心O的连线OM⊥AB,若不然则它们的斜率有KAB.KOM=?

问题3过椭圆上的一点T(X0,Y0)(x0≠±a)的切线L的方程?

问题4过双曲线上的一点T(X0,Y0)(x0≠±a)的切线的方程?

问题5对椭圆,设A、B是椭圆在x轴上的两个顶点(椭圆的一条特殊的直径),P(X0,Y0)中椭圆上异于A,B的任一点,则kpa.kpb=?对双曲线,结论又如何?

带着这几个问题,师生共同探究:

命题1:是椭圆////的任一弦线(与坐标轴平行的弦除外,以下同略)的斜率与中心和弦中点连线斜率之积.

[略证]设直线l交椭圆两点为A(x1,y1),B(x2,y2),AB中点为G,则G()

,由A,B在椭圆上可得:

显然,当直线l与椭圆相切时,G就成为切点,故有:

推论1:是椭圆/的任一切线斜率与中心和切点连线斜率之积.

命题2:是双曲线\的任一弦线斜率与中心和弦中点连线斜率之积.

证明原理同命题1(从略),同样,当弦线成为切线时,其中点G就为切点,故仍有:

推论2:是双曲线的任一切线斜率与中心和切点连线斜率之积.

命题3过椭圆上的点T(x0y0)的切线l的方程.

命题4过双曲线上的点T(xoyo)(非顶点外任一点)的切线l的方程.(推导从略)

命题5:设,为椭圆上的三点,其中O为椭圆的中心,如果定义AB是椭圆的一条直径(A、O、B三点共线),则,反过来,如果,则A、O、B三点共线(AB是椭圆的一条直径).

[证明]:设,为椭圆上的三点,因为AB过中心O,所以x2=-x1,y2=-y1,即B点坐标为B(-x1,-y1).

反之,设p(x0,yo)A(x1,y1)B(x2,y2),为椭圆上的三点,kpa.kpb存在且

则,

由已知

所以

又与(*)式比较得:

化简得:

故三点p(x0,y0)A(-x1,-y1)B(x2,y2),共线l,又因为A'(-X1,-Y1)在椭圆上,所以点A'(-x1,-y1)与B(x2,y2)重合,显然A(x1,y1)与A'(-x1,-y1)关于原点对称,故弦AB过中心O,即AB为椭圆的一条直径.

类似可证,对于双曲线,也有类似的性质:

命题6:设,为双曲线上的三点,其中O为双曲线的中心,如果定义AB是双曲线的一条直径(A、O、B三点共线),则;反过来,如果,则A、O、B三点共线(AB是双曲线的一条直径)(证明同上略)

教学启示:

1.这一堂探究课通过由圆的性质类比迁移到圆锥曲线,得到了许多有用的结论,学生既扩大了知识面,又增强了学习数学的兴趣,得到了数学美的熏陶.它以课堂为起点,又把课堂向外延伸、扩展;它以教材为基础,又从教材中走出来,使学生视野更开阔,使学生学会了如何在其他情境中也能迁移和利用教材中已有的知识.

2.从教学策略的视角看,新课程强调把教学策略建立在学生身上,更为关注学生“怎样才能知道”,教学方法上提倡学生借助问题研究,通过探究促进学生对知识的理解运用;通过探究“让学生自己学会并进而会学”,促进学生更好地发展.教师要善于挖掘和凭借学生的知识经验来展开教学,引导、启发学生依据自己知识经验的逻辑性,提出数学问题,使数学学习真正成为学生自觉的兴趣和需要.

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