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解析方程法得双曲线的部分性质

2015-09-25  |  点击:  |  栏目:现代职业教育论文中心

数形结合的思想是数学中的三大思想方法之一,但在很多学生心中利用“形”研究“数”就是数形结合,那这对“结合”两字的理解是有偏差的。当然将代数问题通过赋予它几何意义使问题变得简单明了,这在高中数学中是很常见的,正因如此,利用“数”去研究“形”——数形结合的另一方面往往被学生忽视,这也是为什么学生在刚刚进入圆锥曲线部分的学习时,常常不知道要做什么,或者为什么要这么做。 
  圆锥曲线是解析几何的一部分,本应重在让学生感悟解析方程的方法在曲线研究中的价值,然而在圆锥曲线的学习过程中,学生一开始关注到的依旧是曲线的形。在研究圆锥曲线的性质时,学生也觉得可以直观得来,当我们用解析方程法去分析圆锥曲线的对称性、范围时,学生会觉得很多余,自然也感受不到解析方程法的价值。本文将以研究圆锥曲线的部分性质为例,让大家感受解析方程法的神奇之处。 
  以双曲线=1(a>0,b>0)为例,我们看看不断从不同角度去解析方程,能得到什么。 
  首先,原方程的平方结构,可以保证对称性。 
  变形一:y2=b2(-1) 
  即,y=(y≥0) 
  站在函数的角度,求得定义域,可得x的范围,求得值域可得y在第一象限的范围,结合对称性可得整个y的范围。 
  变形二:b2x2-a2y2-a2b2=0 
  站在一元二次方程的角度,若上式看作关于x的一元二次方程,则其必有根,可用判别式法求得y的范围,同理,,若上式看作关于y的一元二次方程,可得x的范围。 
  变形三:b2x2-a2y2=a2b2>0 
  即(bx+ay)(bx-ay)>0 
  站在线性规划的角度,双曲线上的点位于直线bx+ay=0,bx-ay=0所围成的角形区域内,而bx+ay=0,bx-ay=0是区域的边界。注意,如果引导学生细致的思考直线bx+ay=0,bx-ay=0和双曲线的关系,就可以通过图形提出问题,从而顺利引入双曲线的渐近线这一性质并加以证明:由变形一中y(y≥0)可得,随着x的增加,y是增加的,并且值越来越接近于x。而我们习惯上双曲线的渐进线的引入都略显生硬。 
  通过上述三种对双曲线标准方程的不同角度的变形,利用解析方程的方法,可以轻松得到双曲线的两个性质:范围和渐近线。在解析几何研究问题的过程中,我们就是要不断给学生强化解析方程研究曲线的思想,让学生深切感受到方程是曲线“数”的体现,当仅仅依靠“形”不能有效解决问题时,只能依靠解析方程的方法。 

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