梅花开二度 函数竞风流

“暗淡了刀光剑影,远去了鼓角铮鸣”,2013年的高考,2014年的高考,渐行渐远,却也留下了一个个熟悉的“面孔”,浙江两年高考的第17题给我们留下了深刻的印象.2015年的高考,又将马上来临,回顾过去,展望未来,如何发挥高考题的教学功能,把握复习的备考方向,提高数学解题教学功能,是我们努力的目标.在深化课程改革的大潮中,什么是数学课程永恒的主题?只有数学思想才能指导数学解题行动. 本文将通过两个题的分析,揭示函数等数学思想将是命题者“明察暗访”的对象. 链接我们的高考复习教学设计,数学思想从后台走向前台,渗透数学思想成为教师在复习中的行动指南,成为提升学生数学素养的关键.

一、2013、2014年浙江数学文理科第17题解法及分析

(1)设e1,e2为单位向量,非零向量b=xe1+ye2,x,y∈R,若e1,e2的夹角为■,则■的最大值等于________.

解法一:以向量的坐标表示和b公式为突破口,辅以变量化多为少的思想.

设e1=(1,0),e2=(■,■),则b=(x+■y,■y),所以b=■=■(*),于是■ =■,

当x=0时,■ =0,当x≠0时,■ =■=■.

故当■=-■时,■取得最大值为2.

评析:这个解法主要是利用向量的坐标运算,然后转化为求一元二次函数的最小值问题,思维能力要求不是很高,但是运算量比较大.

解法二:由方程思想,将*式表示成y2+■xy+x2-b2=0(一个方程,两个变量,依靠Δ解决).

评析:这个解法主要是将模转化为向量的数量积运算,然后将问题转化为实系数方程有解的问题,用判别式的功能求得最大值问题.由于判别式中出现一个关于x,b的齐二次式,求■的最大值真是恰到好处.思维能力要求比较高,但是运算量比较少.

解法三:构造思想,由条件:e1,e2的夹角为■,构造e1・e2.并以消去y为思考基点.同时还要用到向量的三角不等式.由题b・e1=xe1・e1+ye1・e2=x+■y,b・e2=xe1・e2+ye2・e2=■x+y. 得■x=b・e1-■b・e2=b(e1-■e2),可以求得e1-■e2=■,所以■x=b・e1-■b・e2≤be1-■e2=■b,得■取得最大值为2.

评析:这个解法主要是利用数量积的运算的意义,将向量方程通过数量积转化二元一次方程, 通过方程的恒等变形和数量积的不等式放缩,得到最大值.理解向量的数量积的本质含义,就可以非常顺利地实现向量与实数间转化.

此外,也有用数形结合的思想和分类讨论思想解决等方法,此处不再赘述.

(2)如***1,某人在垂直于水平地面ABC的墙面前的点A处进行射击训练.已知点A到墙面的距离为AB,某目标点P沿墙面上的射线CM移动,此人为了准确瞄准目标点P,需计算由点A观察点P的仰角θ的大小.若AB=15m,AC=25m,∠BCM=30°,则tanθ仰角的最大值是_________(仰角θ为直线AP与平面ABC所成角).

解法一:如***1,过点P作PHBC,垂足为H,连结AH,则∠PAH=θ. AB=15,AC=25,BC=20.设PH=t, ∠BCM=30°,CH=■t,BH=20-■t,则tanθ=■=■=■,当t=■时,tanθ的最大值是■.

解法二:如***2,过点P作PHBC,垂足为H,连结AH,则∠PAH=θ. 过点H作HEAC,垂足为E,连结PE. 过点B作BFAC,垂足为F,过点B作BQBC,交射线CM于点Q,连结QF,则∠PEH和∠QFB都是二面角M-AC-B的平面角φ. AB=15,AC=25,BC=20. tanθ=■≤■=■=tanφ,即仰角的最大角就是二面角M-AC-B的平面角φ. ∠BCM=30°,QB=■. BF=12,则tanφ=■=■.

本解法利用二面角的性质,充分挖掘立体几何中的一些本质东西,避免了解法一复杂的代数运算.其解决的前提是对一些基本***形的深刻认识.

二、教学启示

(一)函数思想是解此二题最基本的数学思想

本文列举的多种解法可见,利用函数思想是解题的最一般思考. 特别是题目的关键词“求最大值”提示我们,此二题的常规思路是建立函数模型,确定定义域后求最值.可以说,函数思想是解此题的“根本大法”,相对来说,其他方法就显得有些“雕虫小技”了.但是当建立函数模型的过程中,出现如:tanθ=■=■怎么办?为什么要将t放到分母?这涉及平时教师的教学理念:教师的功在于“度”,要关注学生的“悟”.分子、分母都存在变量时,根据数学化多为少、化繁为简的原则,将t放到分母变量集中了,函数模型建立了!数学思想是数学的本质内容,我们的教学要重视数学思想的解题指导作用.

(二)重视基本***形的解题平台作用

2014年第17题包含以下基本***形. 宁波中学特级教师王晓明认为***3是一个重要***形.AB平面OBH,BHOH.基本结论:①cos∠AOB=■;②∠AOH

蔡上鹤先生认为:数学中的基本***形是数学的经典内容,数学教师要重视数学经典的传播.由此可见,若教师平时教学重视基本***形的积累,也给2014年第17题解决打开另一扇门,而且是极有创意的门,是学生创造性才能的集中体现.这符合《数学科考试说明》指出的“数学科考试――要考查中学的基础知识、基本技能的掌握程度,要考查对数学思想方法和数学本质的理解水平,要考查进入高等学校继续学习的潜能”.

(三)低起点、高立意实施复习教学的启示

首先,坚持低起点、高立意实施复习教学,让学生系统掌握各种基本知识和基本方法,为综合运用打下坚实的基础;其次,在熟练掌握基本知识和方法的基础上,还要发挥数学思想作为联系知识与能力的桥梁作用.这正是《数学课程标准(实验)》目标明确指出的要使学生“获得必要的数学基础和基本技能,理解基本的数学技能、数学结论,体会其中所蕴含的数学思想和方法”.还特别提出实施建议:对一些核心概念和基本思想要贯穿中学数学教育的始终,帮助学生加深理解,如2013年第17题考查向量的模、向量的数量积等核心概念.本文两个题起点并不高,但所蕴含的数学思想方法是明显的,这也正是高考命题的意***. 以能力立意,加大对运算能力和思维能力的考查,同时渗透基本的数学思想的运用.为了提高高三复习效果,在以后的教学中应始终贯彻这一主题.

三、2015年高考函数模块的命题展望

(一)二次函数的考查可能成为“暗访”对象

2015、2016年浙江高考是17年深化课程改革的过渡阶段.此阶段的函数模块课程做了较大的调整. 相对于2013、2014年来说,删去了导数内容,导数内容只在自选模块考查,这样二次函数的地位就凸显出来了.2015年函数会怎么考?从2013年和2014年第17题出发,我们可以遐想,函数内容特别是二次函数内容,函数思想将是命题的重要角色. 我们相信,二次函数的考查绝不会“明查”,而是“暗访”,否则就谈不上高考与中考的区别了.

(二)函数成为压轴题的设想

2014年第17题再现函数的生活背景,是浙江省命题的一个新动向. 众所周知,浙江省单独命题以来,极少有函数应用题的出现. 数学命题组长金蒙伟老师也在多个场合表示,除非有很好的应用题背景,应用题才有可能成为高考题.可寻求一个好的生活背景谈何容易,这里既要考虑试题的公平性,又要有利于函数建模.由于数学的学习毕竟是为了应用,特别是弗兰登塔尔关于数学生活化的影响,以及高考试题的导向功能,高考试题甚至是压轴题,不能排除应用题,本文标题“梅花开二度”表明数学高考题的命制有承前启后的意***,2014年第17题的命题形式为2015年高考出函数应用题设下了伏笔.应用题复习时我们还需有备无患,而不能听天由命,要从提高建模意识和能力上下功夫.

(三)“对钩”函数存在的理由

2015年的高考复习正处于备战中,笔者正好任教2014、2015年的高三数学,感到学习内容少了,可学生学的要求提高了.二次函数的考查在2013、2014年高考中得以充分体现,可毕竟“孙悟空跳不开如来佛的手掌”,考查的内容、方式有限.这就给“对钩”函数的加入提供了可能,从一般化与特殊化思想的互为转化来看,“对钩”函数是均值不等式的更一般化问题的解决工具,而均值不等式是“对钩”函数的特殊情况而已.本文两题解法一的过程都极有可能转化到“对钩”函数的形式.

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