特殊化策略在解数学高考题中的应用:数学高考题

  数学教育家希尔伯特曾经说过:“在讨论数学问题时,我相信特殊化比一般化起着更为重要的作用。”在用直接法解数学问题感到困难时,如果能调整思路,采用特殊化策略去考虑解题的方法,往往能“柳暗花明又一村”,使问题迎刃而解。本文以2008年全国高考数学试卷(浙江理)中举足轻重的三道试题为例,说明特殊化策略在解题中的应用。
  例1.如图,AB是平面α的斜线段,A为斜足,若点P在平面α内运动,使得△ABP的面积为定值,则动点P的轨迹是( )。
  A.圆 B.椭圆 C.一条直线 D.两条平行直线
  分析:如果想通过计算去求出轨迹方程来解决问题,显然非常困难,于是就要考虑如何用简接方法去解决。因点P处于运动状态,所以就该考虑把点P的位置特殊化去探索。
  选取两个特殊位置,①当△BAP所在的平面垂直于平面α时,在α平面内,点P关于点A的对称点P 也满足条件;②在平面α内,过点A作P P 垂直于PA,使三角形BAP2与三角形BAP 、BAP的面积相等,由BA>BH,所以P A=P A<BP,则点P 、P 也是轨迹上的点;BH、BA分别是三角形底边上的高的最小、最大的位置,因面积为定值,所以AP、AP 分别是轨迹上的点到中心A点距离最大、最小的点,因此,可以排除选择支A、C、D,P点的轨迹是椭圆,选B。
  例2.若a≥0,b≥0,且当x≥0y≥0x+y≤1时,恒有ax+by≤1,则以a,b为坐标的点P(a,b)所形成的平面区域的面积等于 。
  分析:本题的难点是如何画出点P(a,b)所形成的平面区域的图形。而这一图形要想用直接法去作出很困难,所以应该用简接法去确定。
  不妨先画出不等式组所表示区域的图形:是直角三角形AOB及内部的影部分,即点(x,y)的集合。然后取P(a,b)的四个特殊点:(0,0)、(0,1)、(1,0)、(1,1),代入得四个不等式:0・x+0・y≤1,0・x+1・y≤1,1・x+0・y≤1,1・x+1・y≤1显然都成立,由此可知上述四个点都属于所求图形的点。由特殊到一般,再考虑以此四点为顶点的正方形内的所有点是否都满足条件?
  0≤a≤10≤b≤1?圯ax≤xby≤y?圯ax+by≤x+y≤1,由此说明正方形内的所有点都满足条件。
  正方形外是否还有点也满足条件呢?不妨令a=0,b>1,则取y=1时,就有ax+by>1,所以正方形外不存在满足条件的点。
  综上,满足条件的点P(a,b)所形成的区域的图形只能是以(0,0)、(0,1)、(1,0)、(1,1)为顶点的正方形,面积为1。
  例3.已知曲线C是到点P- , 和到直线y=- 距离相等的点的轨迹。l是过点Q(-1,0)的直线,M是C上(不在l上)的动点;A,B在l上,MA⊥l,MB⊥x轴(如图)。
  (Ⅰ)求曲线C的方程;
  (Ⅱ)求出直线l的方程,使得 为常数。
  第(Ⅰ)小题比较容易,根据抛物线的定义,考生一般都能求出曲线C的方程为:x+=2y+ ,难点在第(Ⅱ)小题。
  对第(Ⅱ)小题,考生一看就望而生畏。第一,计算量大,因为一般总是设直线的斜率为k,不论求点A、B的坐标,或者求 |QB| 、|QA|的表达式,计算都较复杂。第二,辛辛苦苦地计算,可能会劳而无功。因为在计算出来的结果中,既含有点M的动点坐标,又含有k,式子 为常数,结果中如何确定k和常数,总觉得把握不大,不敢贸然动手,还是采用由特殊到一般的策略去探索把握大。先在曲线C上取两个特殊的点的坐标,分别求出 的值,两式都只含有k,利用两式相等,求出k的值,即求出直线的方程,再证明曲线C上的任一点都具有性质: 为常数,即“先用特殊方法找目标,再用一般方法去证明”。这样,在解题时心中就很踏实了。具体解法如下:
  解:在曲线C上取一点M (1,1),通过解方程组可得A, ,B (1,2k),∴ = ;
  在曲线C上再取一点M (0,0),通过解方程组可得A , ,B (0,k),∴得 =(1+k ) 。
  ∵比值为常数,∴ =(1+k ) ,解之得:k=2,∴所求的直线方程为:y=2x+2。
  接下去证明直线y=2x+2对于曲线C上的所有点都满足条件。
  ∵曲线C:x+=2y+ ?圯y= ,∴设曲线C上任一Mt, ,
  解方程组y=2x+2x=t?圯x=ty=2t+2,得B(t,2t+2);
  解方程组y- =- (x-t)y=2x+2?圯x= y= ;
  求得:|QB| =5(t+1) ,|QA|= ;
  ∴ =5 为常数,即y=2x+2为所求的直线方程。
  其实,在每年的高考试题中,我们都会碰到类似题目。所以在日常的教学和复习中,教师应注意解题策略的训练,使学生形成一种条件反射,碰到难题就自然想到是否可用特殊的解题策略去解,或者用特殊化策略去探索解题思路,从而提高学生的解题能力。
  
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