高考創(chuàng)新與聚焦知識交匯論文
時間:2022-09-21 02:02:00
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近兩年各省市高考數(shù)學(xué)試卷,遵循高考命題的“三個有利于”和穩(wěn)定、改革、創(chuàng)新的命題原則,在試題設(shè)計上做到“從學(xué)科的思維高度和思維價值考慮問題,在知識網(wǎng)絡(luò)交匯點(diǎn)設(shè)計試題”,用統(tǒng)一的教學(xué)觀點(diǎn)組織材料,對知識的考查側(cè)重于理解和應(yīng)用,尤其是綜合和靈活的應(yīng)用,以此來檢測考生將知識遷移到不同情景中去的能力。不同的高考試卷,表現(xiàn)出一個共同特點(diǎn),即通過對新穎信息、情景的設(shè)問,在知識網(wǎng)絡(luò)交匯處設(shè)計試題,體現(xiàn)了對創(chuàng)新能力的考查,因此,要提高復(fù)習(xí)的針對性,適應(yīng)高考創(chuàng)新型試題,必須注意知識在各自發(fā)展過程中的縱向聯(lián)系以及不同知識部份之間的橫向聯(lián)系,把握結(jié)構(gòu),理清脈絡(luò),十分重視知識網(wǎng)絡(luò)交匯點(diǎn)和知識塊結(jié)合部的復(fù)習(xí),以提高對高考創(chuàng)新型試題的適應(yīng)能力。以下對不同知識交匯和結(jié)合的情形作一些研究。
1.立體幾何與平面解析幾何的交匯
在教材中,立體幾何與解析幾何是互相獨(dú)立的兩章,彼此分離不相聯(lián)系,實(shí)際上,從空間維數(shù)看,平面幾何是二維的,立體幾何是三維的,因此,立體幾何是由平面幾何升維而產(chǎn)生;另一方面,從立體幾何與解析幾何的聯(lián)系看,解析幾何中的直線是空間二個平面的交線,圓錐曲線(橢圓、雙曲線、拋物線)是平面截圓錐面所產(chǎn)生的截線;從軌跡的觀點(diǎn)看,空間中的曲面(曲線)是空間中動點(diǎn)運(yùn)動的軌跡,正因?yàn)槠矫鎺缀闻c立體幾何有這么許多千絲萬縷的聯(lián)系,因此,在平面幾何與立體幾何的交匯點(diǎn),新知識生長的土壤特別肥沃,創(chuàng)新型題型的生長空間也相當(dāng)寬廣,這一點(diǎn),在04高考卷中已有充分展示,應(yīng)引起我們在復(fù)習(xí)中的足夠重視。
1.1空間軌跡
教材中,關(guān)于軌跡,多在平面幾何與平面解析幾何中加以定義,在空間中,只對球面用軌跡定義作了描述。如果我們把平面解析幾何中的定點(diǎn)、定直線不局限在同一個平面內(nèi),則很自然地把軌跡從平面延伸到空間。
例1,(04高考重慶理科)若三棱錐A—BCD的側(cè)面ABC內(nèi)一動點(diǎn)P到平面BCD距離與到棱AB距離相等,則動點(diǎn)P的軌跡與△ABC組成的圖形可能是()
解:設(shè)二面角A—BC—D大小為θ,作PR⊥面BCD,R為垂足,PQ⊥BC于Q,PT⊥AB于T,則∠PQR=θ,且由條件PT=PR=PQ·sinθ,∴為小于1的常數(shù),故軌跡圖形應(yīng)選(D)。
例2,已知邊長為1的正方體ABCD—A1B1C1D1,在正方體表面上距A為(在空間)的點(diǎn)的軌跡是正方體表面上的一條曲線,求這條曲線的長度。
解:此問題的實(shí)質(zhì)是以A為球心、為半徑的球在正方體ABCD—A1B1C1D1,各個面上交線的長度計算,正方體的各個面根據(jù)與球心位置關(guān)系分成二類:ABCD,AA1DD1,AA1BB1為過球心的截面,截痕為大圓弧,各弧圓心角為,A1B1C1D1,B1BCC1,D1DCC1為與球心距離為1的截面,截痕為小圓弧,由于截面圓半徑為,故各段弧圓心角為,∴這條曲線長度為。
1.2平面幾何的定理在立體幾何中類比
高考考綱對考生思維能力中明確要求“會對問題或資料進(jìn)行觀察、比較、分析、綜合、抽象與概括,會用演繹、歸納和類比進(jìn)行推理,能合乎邏輯地、準(zhǔn)確地進(jìn)行表述”,類比推理可考查考生利用舊知進(jìn)行知識遷移、組合和融匯的能力,是一種較好地考查創(chuàng)新能力的形式,平面幾何到立體幾何的類比,材料豐富,操作性強(qiáng),在歷年高考中均有不俗表現(xiàn)。
例3,(04高考廣東卷題15)由圖(1)有面積關(guān)系:,則由圖(2)有體積關(guān)系(答案:)
評注:數(shù)學(xué)結(jié)論的類比既需要數(shù)學(xué)直覺,也需要邏輯推理能力,它是高考考查創(chuàng)新能力的重要載體,從平面幾何到立體幾何的結(jié)論類比,更是這一類考題蘊(yùn)藏豐富的寶庫,從三角形到三棱錐,從正方形到正方體,從圓到球等等,如果我們稍加留意,就會有很多收獲。
1.3幾何體的截痕
例:球在平面上的斜射影為橢園:已知一巨型廣告汽球直徑6米,太陽光線與地面所成角為60°,求此廣告汽球在地面上投影橢圓的離心率和面積(橢圓面積公式為S=πab,其中a,b為長、短半軸長)。
解:由于太陽光線可認(rèn)定為平行光線,故廣告球的投影
橢園等價于以廣告球直徑為直徑的圓柱截面橢園:此時
b=R,a==2R,∴離心率,
投影面積S=πab=π·k·2R=2πR2=18π。
評注:囿于空間想象能力的限制,幾何體的截痕和投影是立體幾何中的一個難點(diǎn),也是具,有良好區(qū)分度的考題素材,因此有必要適當(dāng)進(jìn)行相應(yīng)的訓(xùn)練,才能形成基本的解題策略。
1.4幾何體的展開
例:有一半徑為R的圓柱,被與軸成45°角平面相截得“三角”圓柱ABC,則此“三角”圓柱的展開圖為()
解:設(shè)圓柱底面中心O,底面圓周上任一點(diǎn)P'''',過P''''的圓柱母線與截點(diǎn)為P,
∠AOP''''=θ,則∵∠CBA=45°,作P''''Q⊥AB于Q,∴|PP''''|=|AC|-|AQ|=2R-(R-Rcosθ)=R(1+cosθ),AP''''=Rθ。
∴在柱面展開圖中,以AB直線為x軸,AC為y軸建立直角坐標(biāo)系,相應(yīng)點(diǎn)P坐標(biāo)為(x,y),則有消去得,展開圖輪廓線為余弦曲線,故應(yīng)選(D)
評注:幾何體與其展開圖,包含了平面與空間的大量信息,需要較強(qiáng)的空間想象能力,要進(jìn)行點(diǎn)與對應(yīng)點(diǎn),線段與對應(yīng)線段的位置與數(shù)量的細(xì)致分析,需找出變與不變量以及變化規(guī)律,因此,它是代數(shù)與幾何、空間與平面的重要知識交匯點(diǎn)。
2.概率與數(shù)列的交匯
數(shù)列是以正整數(shù)n為自變量的函數(shù),而n次獨(dú)立重復(fù)試驗(yàn)中事件A出現(xiàn)k次的概率Pn(k)也是自然數(shù)n,k的函數(shù),借助于自然數(shù)這一紐帶,可實(shí)現(xiàn)數(shù)列與概率的交匯。
例4:質(zhì)點(diǎn)從原點(diǎn)O出發(fā),在數(shù)軸上向右運(yùn)動,且遵循以下運(yùn)動規(guī)律:質(zhì)點(diǎn)向右移動一個單位的概率為,右移2個單位的概率為,設(shè)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動到點(diǎn)(n,0)的概率為Pn。
①求P1和P2。
②求證{Pn-Pn-1}是等比數(shù)列。
③求Pn。
解:①P1=,
②由題意可知,質(zhì)點(diǎn)到達(dá)點(diǎn)(n,0),可分兩種情形,由點(diǎn)(n-1,0)右移1個單位或由點(diǎn)(n-2,0)右移2個單位,故由條件可知:(n≥3)
評注:本題解題關(guān)鍵是數(shù)列的遞歸規(guī)律,建立概率數(shù)列的遞推公式,用數(shù)列知識解題,這種復(fù)雜的系列問題通過擷取其片段,解剖其規(guī)律,是破解難題的常用手段。
3.向量與三角、幾何的交匯
向量既有長度,又有方向,因此,向量蘊(yùn)含長度和角度,因此,以幾何、三角為背景的問題便可成為產(chǎn)生向量問題良好溫床。
例5:(04高考湖北卷19)如圖,在Rt△ABC中,已知BC=a,若長為2a的線段PQ以A為中點(diǎn),問和夾角取何值時,的值最大?并求出這個最大值。
評注:本題為用向量形式表現(xiàn)的幾何最值問題,具有較強(qiáng)的綜合性,適時建立坐標(biāo)系,利用向量的坐標(biāo)形式,最終轉(zhuǎn)化為三角函數(shù),大大降低了解題的難度。同時,也對相關(guān)知識的化歸能力提出了較高要求。
4.向量與立體幾何的交匯
在最新版部編教材中,向量的內(nèi)容有所加強(qiáng),特別在平面向量的運(yùn)算規(guī)律和平面向量基本定理進(jìn)一步擴(kuò)充到空間中,向量的工具性地位更加突出,因此,用向量解立體幾何問題也不應(yīng)局限在建立空間直角坐標(biāo)系,用空間坐標(biāo)運(yùn)算來解決問題,而應(yīng)著眼于向量的本質(zhì)內(nèi)容。
例6:已知平行六面體ABCD—A1B1C1D1各棱長均為1,
且棱AA1,AD,AB兩兩成60°角,E,F分別為
A1D1和B1B中點(diǎn),求EF的長。
評注:本題新穎之處在于向量與立體幾何的結(jié)合,并不只是建立空間直角坐標(biāo)系,轉(zhuǎn)化為坐標(biāo)向量來解題。對于那種不方便建立空間直角坐標(biāo)系的問題,如斜棱柱斜棱錐等可直接利用空間向量的運(yùn)算性質(zhì)解題。
5.向量與解析幾何的交匯
由于向量在描述長度與角度上獨(dú)特的工具性,解析幾何有著向量展現(xiàn)的良好的基礎(chǔ),歷年新高考試卷已在此積累了不少成功經(jīng)驗(yàn),04高考也不例外,使向量與解幾的結(jié)合更加合縫與自然。
例7.(2005高考全國卷1)已知橢圓的中心為坐標(biāo)原點(diǎn)O,焦點(diǎn)在軸上,斜率為1且過橢圓右焦點(diǎn)F的直線交橢圓于A、B兩點(diǎn),與共線。
(Ⅰ)求橢圓的離心率;
(Ⅱ)設(shè)M為橢圓上任意一點(diǎn),且,證明為定值。
(I)解:設(shè)橢圓方程為
則直線AB的方程為
故為定值,定值為1.
評注:解向量與解幾的交匯題,關(guān)鍵在于利用向量的坐標(biāo)形式把向量條件轉(zhuǎn)化為坐標(biāo)條件。
6.?dāng)?shù)列與函數(shù)的交匯
數(shù)列與函數(shù)一脈相承,因此,數(shù)列與函數(shù)的交匯是傳統(tǒng)的命題熱點(diǎn),04、05年高考更有長足的表現(xiàn),把數(shù)列、函數(shù)、導(dǎo)數(shù)等知識點(diǎn)交匯在一起,綜合程度和思維要求均有所提高。
例8(2005高考浙江卷)設(shè)點(diǎn)(,0),和拋物線:y=x2+anx+bn
(n∈N*),其中an=-2-4n-,由以下方法得到:x1=1,點(diǎn)P2(x2,2)在拋物線C1:y=x2+a1x+b1上,點(diǎn)A1(x1,0)到P2的距離是A1到C1上點(diǎn)的最短距離,…,點(diǎn)在拋物線:y=x2+anx+bn上,點(diǎn)(,0)到的距離是到上點(diǎn)的最短距離.
即時,等式成立
由①②知,等式對成立,故是等差數(shù)列。
評注:函數(shù)是特殊的數(shù)列,因此函數(shù)與數(shù)列具有天然的親密關(guān)系,可我們在學(xué)習(xí)中,往往過分關(guān)注數(shù)列的特殊性和數(shù)列解題的特殊技巧,高考強(qiáng)調(diào)函數(shù)和數(shù)列的結(jié)合,有助于糾正這一偏差。
綜上所述,知識交匯處是創(chuàng)新型試題生長的沃土,也是高考復(fù)習(xí)中十分重要的著眼點(diǎn)。在高考復(fù)習(xí)中,我們必須重視在知識交匯處挖掘復(fù)習(xí)素材,加強(qiáng)知識交匯點(diǎn)的訓(xùn)練,才能增強(qiáng)高考創(chuàng)新型試題的適應(yīng)能力
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