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文件名称:真题中找灵感 探究中寻创新.docx
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总页数:4 页
更新时间:2025-06-06
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文档摘要

真题中找灵感探究中寻创新

命题活动是一项具有创新意义的活动,不仅能帮助教师对《高中数学课程标准》的深入理解,还可以促进教师更好的把握、理解教材及高考命题精神.本文介绍笔者参加的一次高中说题大赛时命制的一道试题,就其过程及思考,与同行交流探讨.

1.题目立意分析

已知直线l:y=kx+m交双曲线C:x2-y2=1于M,N两点,P(x0,y0)(y0≠0)是C上异于M,N的一点,且满足PM⊥PN.(1)证明:kx0+y0=0;(2)若△PMN为等腰三角形.(i)证明:2mx20y0+1=0;

(ii)求△PMN面积的最小值.

该题题干简洁,设问清晰,以两问三小问的形式呈现,三小问之间考查的角度各不相同,又层层递进.试题以双曲线为背景,考查直线与圆锥曲线的位置关系、定值与多元目标函数的最值问题,综合性强,方法多样,有利于创新人才的培养.

2.命题来源路径

2.1回归经典找灵感

命题之初,根据比赛的要求选择从解析几何的角度命制一道压轴题.高考真题和教材是命题的一个重要的源泉.因此首先在历年的高考真题中选择素材,注意到2020年新高考山东卷是以解析几何试题为压轴的,因此,从这道题展开探究,寻找命题的灵感.

因此,命题的灵感就来源于此,选择以等轴双曲线为背景,在相同的条件下,从定值的角度考查.在学生熟悉的模型的基础上命题,考查学生是否掌握了基础知识的同时又与真题有所区别和创新.

2.2深度探究寻创新

有了上述模型,如果仅仅考查斜率为定值问题,那么试题的思维量和难度都不足以作为压轴题,注意到2024年九省联考试卷的解析几何题,考查了平面几何背景下的最值问题,因此,思考在上述模型下能否寻找到最值问题.若给定点A,那么△AMN的面积是可以求解的,但是,通过观察可知,△AMN的面积不存在最值,因此,在此基础上对问题的条件加强,让|AN|=|AM|,那么对于给定的A点,△AMN就确定下来了,由此提出问题3:等腰直角三角形三个点均在双曲线上,当直角顶点在双曲线上变化时,该三角形的面积是否存在最值?经探究该三角形面积存在最小值,因此得到了试题的初稿:

(1)当P(2,1)时,证明:直线MN的斜率为定值;

(2)若|PM|=|PN|,求△PMN面积的最小值.

考虑到第(1)问的解决,对于第(2)问的解决没有帮助,同时在解决第(2)问的过程中,还需要将第(1)问一般化的过程求解一遍,因此将第(1)问改为一般化的证明,考查了定值问题同时又可以为第(2)问的解决进行铺垫.同时注意到近几年的新高考试卷重视符号的表达与运算,在第(1)问考查一般化的定值问题也是符合新高考试卷命题趋势的.在第(2)问中,要借助第(1)问的结论解决问题,还需要得到直线MN的截距与P点坐标(x0,y0)之间的关系,故给了第(i)小问的铺垫.这样三个小问之间,在考查定值、符号表达与运算的同时,前面两个小问的解决也为第(ii)问的解决提供了一种基本方法的铺垫,因此确定了终稿的设问.

3.解法探究

一道好的数学题,不仅要做到形式简洁,同时还要内涵丰富,解决方法多样,能够考查学生不同思维层次和能力.本题在探究的过程中,根据对条件转化的不同得到的方法也丰富多样.下面给出其中的几种思路与方法:

思路一:(1)采用设而不求,联立直线l与曲线C,利用韦达定理,得到M,N两点横坐标之和与之积.将垂直用向量转化,代入,利用主元思想,因式分解得到结论.(2)(i)在(1)的基础上得到MN中点Q坐标,利用△PMN为等腰直角三角形,得到PQ⊥MN,转化为kkPQ=-1,得到m与x0,y0关系.(2)(ii)在前面的基础上,将直线l的方程用x0,y0表示,易得△PMN边MN上的高d,则△PMN的面积为d2,进而求含有x0,y0两个变量函数的最值即可.

入可整理得(x20+y20+1)k2+2mx0k+2my0+1-x20-y20=0.因为x20-y20=1,化简得(kx0+m-y0)(kx0+y0)=0.若kx0+m-y0=0,则直线l:y=k(x-x0)+y0经过点P,不合题意.所以kx0+y0=0.

思路二:(1)设直线PM的斜率为k1,联立直线PM与C,解得M点坐标,同理得到N点坐标,进而将MN的斜率用x0与y0表示.(2)(i)在(1)的基础上求出MN的中点Q,利用PQ与MN垂直得到m与x0,y0的关系.(2)(ii)在(1)的基础上可以求得PM,PN的长度,利用|PM|=|PN|得到k1与x0,y0的

不同的解法反映了学生思维层次的不同,不同方法的选择让学生经历不同的解题“风景”,花费不同的时间.解法1和解法2为努力的学生铺设了走向成功的通道.解法3-5为优秀的学生搭建了表演才华的舞台.

4.变式拓展

变式1已知直线l:y=kx+m交双曲线C:x2-y2=1于M,N两点,P(x0,y0)(y0≠