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例谈直线斜率在解题中的应用

  • 作者: 青年时代
  • 来源: 归一文学
  • 发表于2023-11-09
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  • 张德根

      摘要:直线的斜率涉及到三角函数的值域、数列问题、线性规划问题、三点共线问题、不等式问题、导数的几何意义等方面。学生熟练掌握了利用直线斜率来处理数学问题,对开拓思维、提高解题能力具有积极意义。

      关键词:数学教学;直线斜率;应用

      一、应用直线斜率求三角函数的值域

      求函数的值域要与斜率结合起来,必须从函数的表达式结构上进行分析、转化,使之与斜率的定义及相关公式发生联系。如例l,求函数y=(sin e+1)/(cor 0+2)的值域;教师可指导解题:因为函数可变形为y=(sin 0-(-1))/(cor 0-(-2)),所以y可看作点A(-2,-1)与点B(C0S 0,sin 0)连线的斜率。点B是曲线(x=sin 0且y=cor 0)上的点,即x2+y2=l。该过点A的直线L:y+l=k(x+2),由相切条件△=0或圆心0(0.0)到直线L的距离等于1。即d=1,解得k=4/3或k=0。函数y(sin 0+1)/(cor 0+2)的值域为[0,4/3]。

      二、应用直线的斜率解决与数列有关的问题

      当等差数列{an}的公差不为O时,通项an=dn+(a1-d)和Sn/n=d/2.n+(a-d/2)都是关于n的一次式。点列(n,an)和点列(n,Sn/n)都分别是直线上的点。这样就可利用直线的斜率解决与数列有关的问题。如例2,在等差数列{an}中,a3=6,a8=21,求数列{an}的通项。教师可指导解题:从函数的观点来看,在等差数列中,通项an是自变量n的一次函数,则两点(3,a3)和(8,a8)即(3,6)和(8,21)都在一次函数所对应的直线上。直线斜率为:k(=(a8.a3)/8.3=(21-6)/5=3。由直线方程的点斜式可得:an-6=3(n-3)整理得an=3(n-1),所以数列{an}的通项为an=3n-3。

      三、应用直线的斜率解决目标函数的最值问题

      一般地,形如(y-b)/(x-a)的目标函数,可视为行域中的点M(x.y)与定点N(a.b)连线的斜率。如例3,设变量x,y满足约束条件y>x-1且y>-x+1且0
      四、应用直线的斜率求直线的倾斜角

      经过两点的直线的斜率公式在解题中有广泛的应用。

      五、应用直线的斜率证明三点共线问题

      证明三点共线的有多种方法,比如利用:[AB]+[BC]=[AC](距离法)。利用定比分点坐标知识与直线方程法等,而证明已知坐标三点共线,利用斜率是一种较为简单的方法。如例5,已知三点A(1,-1),B(3,3),c(4,5),求证:三点在一条直线上。教师可指导证明:KAB=(1-3)/(1-3)=1/2,KBC=(3-4)/(3-5)=1/2,KAB=KBC。又AB与BC有一公共点BA、B、c三点在同一直线上。

      六、应用直线的斜率解决与不等式有关的问题

      将不等式问题通过变形,构造出斜率公式。利用数形结合的思想将不等式问题转化为比较斜率的大小,使问题直观简捷地解决。但须注意画辅助图形时要尽量画得准确些。如例6:已知a,b,m∈R+,且aa/b。教师可指导学生证明:不等式的左边可变形为:

      (a+m)/(b十m)=(a-(-m))/(b-(-m)),其几何意义为点A(b,a)与点M(-m,-m)连线的斜率,因为00,所以点M(-m,-m)在第三象限直线y=x上。连接0A,MA则K0A=a/b,KMA=(a+m)/(b+m),由图解可知MA、0A的倾斜角都为锐角,且直线MA的倾斜角大于直线0A的倾斜角,所以KMA>K0A,即(a+m)/(b+m)>a/b。此外,教师还可以利用应用直线的斜率求变量或参数范围等问题。

      本文标题:例谈直线斜率在解题中的应用

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