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溯源数理根基 深耕思维沃土
——2026年全国Ⅰ卷第18题解法探究与试题变式 参赛姓名:孙广仁 张 艳 李上官
所在单位:内蒙古赤峰市赤峰二中
尊敬的各位评委、老师,亲爱的同学们:大家好!非常荣幸能在这里与大家交流。今天,我们团队聚焦2026年新高考全国Ⅰ卷第18题的解法探究与试题变式,为大家带来《溯源数理根基,深耕思维沃土》的专题分享。
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目 录
一、试题呈现
二、命题立意
三、试题讲解
四、试题溯源
五、试题变式
六、备考建议
下面我们将从六个维度,对这道试题展开系统性的剖析与展示。
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一、试题呈现
已知椭圆的左焦点为,离心率为.
(1)求的方程;
(2)设为坐标原点,过且斜率大于的动直线与交于
,两点,其中在第三象限,直线与的另一个交点为.
(i)若的面积是的面积的倍,求的方程;
(ii)求的最小值.
第一部分:试题呈现。已知椭圆的左焦点为F(-1,0),离心率为1/2.第(1)问,求椭圆的方程//第(2)问,设O为坐标原点,过F且斜率大于0的动直线l与椭圆交于P,Q两点,其中Q在第三象限,直线PO与椭圆的另一个交点为R.//第一小问:若△PQR的面积是△PFO的面积的3倍,求直线l的方程;//第二小问:求tan∠PQR的最小值.
【孙老师,阅读题目后,您对这道试题有何评价?】
【本题以椭圆为载体,综合考查了椭圆方程的求解、直线与圆锥曲线的位置关系、三角形面积计算以及三角函数最值等核心知识点。】
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二、命题立意
1. 基础性突出
第(1)问直接考查椭圆的焦点、离心率等基本概念.
2. 层次性鲜明
第(2)问从面积关系到夹角最值,逐步提升思维与运算要求.
3. 思想性深刻
聚焦 “几何关系代数化,代数运算几何化”核心逻辑.
4. 素养导向明确
通过几何条件的转化考查直观想象与逻辑推理素养,通过多元运算路径的选择考查数学运算素养.
具体可从下述四个维度展开// 1.基础性突出:第(1)问直接考查椭圆的焦点、离心率等基本概念,面向全体学生,保障试题的入口宽度.// 2.层次性鲜明:第(2)问从面积关系到夹角最值,逐步提升思维与运算要求,实现对不同层次学生的有效区分.// 3.思想性深刻:试题聚焦解析几何“几何关系代数化,代数运算几何化”的核心逻辑,全面渗透数形结合、设而不求、转化与化归等数学思想.//4. 素养导向明确:通过几何条件的转化考查直观想象与逻辑推理素养,通过多元运算路径的选择考查数学运算素养. 整体来说,该题紧扣《教育部关于做好2026年普通高校招生工作的通知》中关于拔尖创新人才选拔的导向,破除刷题套路,聚焦理性思维与复杂问题解决;立足新课标,落实教考衔接,凸显高考立德树人价值.
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三、试题解答:第(1)问
已知椭圆的左焦点为,离心率为.
(1)求的方程;
解答 由题意可知,,解得.
又因为,解得.
因此的方程为.
下面我们来看试题解答,对于第一问而言 // 根据c=1,c/a=1/2可得a=2,进一步可得b=根号3,所以椭圆方程为x^2/4+y^2/3=1
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三、试题解答:第(2)(i)问
从待求“求直线的方程”入手展开分析
点+方向
的方程
点+另一点
求直线上点或点坐标
几何视角
倾斜角
设倾斜角为
代数视角
斜率
设
设
三角形面积
坐标化
第二问第(i)小问,求直线l的方程,【张老师,您对这一问有何想法?】
【已知直线l过点F,要想求直线方程,可以从直线的构成方式入手,例如两点确定一条直线,一点一方向可以确定一条直线】//如果考虑两点确定一条直线,那么需要求直线上点P或点Q坐标// 如果考虑一点一方向确定一条直线,那么需要确定直线的方向,直线的方向在代数视角下以斜率的形式呈现//可以设直线方程为y=k(x+1)或者x=my−1 //直线的方向在几何视角下以倾斜角的形式呈现,可以直接设直线的倾斜角为θ // 无论哪个思考角度,最后均需要将三角形面积坐标化
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三、试题解答:第(2)(i)问
从条件“”入手展开分析
底高 硬解面积
以为底
以为底
以为底
将面积比转化为线段比
底高
【张老师,在解析几何问题中您会如何处理有关面积的问题呢?】
【主要有两类思路,一是直接计算面积,二是挖掘图形几何性质,将面积关系进行等价转化】
本题给出了两个三角形的面积倍数关系// 可以选择1/2/底×高来硬解面积 // 其中PQ、PR、OF均可作为三角形的底//也可以选择1/2底×高或者1/2 absinC将三角形的面积比直接转化为线段比进行求解,综合条件和待求两方面分析,下面我们来看第一小问的具体思路和解法
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解法1:以为底计算面积表达式
思路1:代数角度求直线方向,设
两点
为
首先来看思路1:从代数角度求直线方向,这里设直线方程为x=my−1。解法1:以PQ为底计算面积 //利用弦长公式计算PQ,利用点到直线距离公式计算高,得到∆PQR的面积表达式//利用两点间距离公式或坐标形式的焦半径公式计算PF,利用点到直线距离公式计算高,得到∆PFO的面积表达式
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解法1:以为底计算面积表达式
思路1:代数角度求直线方向,设
因为,整理得.代入,得到.
联立,又因为,解得,
因此直线的方程为.
根据面积间的倍数关系,可以解出x1的表达式,代入直线方程,得到y1的表达式// 与韦达定理联立,求得m的值,从而写出直线的方程
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解法1:以为底计算面积表达式
思路1:代数角度求直线方向,设
为
两点
在求解过程中我们发现,高之间存在倍数关系,因此对解法1进行优化.
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解法2:优化解法1
思路1:代数角度求直线方向,设
因为,所以.
又因为,所以,即.
将与, 联立,考虑到,解得,所以直线的方程为.
将线段比例关系代数化,得到.
面积比为3:1,高的比为2:1,因此底的比为3:2,即PF=2FQ//将其以坐标形式呈现,即y1=−2y2//与韦达定理联立,求得m的值,进而写出直线的方程。除了通过代数计算发现高的比值外,还可以借助几何图形分析推导
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解法3:以为底表示面积
思路1:代数角度求直线方向,设
因为,,
所以,即.
例如解法3:以PQ为底表示面积//面积比为1:3,高的比等于PO与PR的比,等于1:2,所以底边之比等于2:3,即PF=2FQ
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思路1:代数角度求直线方向,设
解法4:以为底表示面积
因为,,所以.
根据三角形相似得到,即.
解法4:以PR为底表示面积//面积比为1:3,底的比为1:2,所以高的比为2:3,根据三角形相似,可以得到PF:PQ=2:3,即PF=2FQ
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解法5:以为底表示面积
思路1:代数角度求直线方向,设
因为
又因为,所以.
因为,所以,故.
解法5:以OF为底表示面积// ∆PQR的面积=∆PQO面积的2倍,又等于2个蓝色三角形的面积+2个绿色三角形的面积,由题干可知,∆PQR的面积=3个蓝色三角形的面积,因此蓝色三角形与绿色三角形面积比为2:1 // 同时以OF为底,则高的比为2:1,进而得到PF=2FQ
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思路1:代数角度求直线方向,设
解法6:利用正弦定理的推论表示面积
因为,
又因为,,
所以,即.
解法6:以正弦定理的推论1/2边边×夹角正弦来表示面积//面积比为1:3,由于角相等,一边的比值为1:2,则另一边的比值为2:3,也可以得到PF=2FQ
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思路1:代数角度求直线方向,设
两种不同设线方式的对比:
设计算量更小
设直线,
由得到,
联立,
解得.
联立,
设直线,
由得到,
解得.
除了设直线方程为x=my−1外,还可以设方程为y=k(x+1)//此时需要将PF=2FQ转化为横坐标的关系式,即x1+2 x2 =-3,与韦达定理联立求解k的值//两种设线方式做比较,设方程为x=my−1计算量更小
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思路2:几何角度求直线方向,设的倾斜角为
解法7:在焦点三角形中利用余弦定理
在中,由余弦定理可知
又因为,解得.
同理可得.
(本质:椭圆第一定义)
由可知,故,
所以直线的方程为.
下面我们来看如何从几何角度求直线方向,也就是如何求直线的倾斜角θ,需要说明后续解法均建立获得PF=2FQ这一中间结论的基础上,因此问题的关键在于如何利用倾斜角来表示PF和FQ
【张老师,有关线段长度、角的问题,您会如何解决?】
】一般来说,我会将线段、角放在三角形中,利用解三角形的知识求解】
例如解法7//在焦点三角形∆PF1F中,PF为待求线段,PF1=2a-PF=4-PF,FF1=2c=2,∠PFF1=θ,利用余弦定理解得PF=3/ 2−cosθ//同理可求QF=3/ 2+cosθ//根据PF=2FQ求得θ的余弦值,进而得到正切值,最终写出直线方程//该方法本质上是对椭圆第一定义的应用。
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思路2:几何角度求直线方向,设的倾斜角为
解法8:到焦点距离转化为到准线距离
(本质:椭圆第二定义)
根据椭圆的第二定义,可以得到,
解得.
同理可得.
下同解法7.
还可以利用椭圆第二定义,例如解法8//将点P到焦点距离转化为到准线距离,即PF/PM=1/2,其中PM=PFcosθ+3,可以解得PF=3/ 2−cosθ //同理可求QF,余下过程同解法7
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思路2:几何角度求直线方向,设的倾斜角为
解法9:利用椭圆的极坐标方程
椭圆的极坐标方程为,其中为焦准距,为离心率,为椭圆上点对应的极角.
因为,,点、 对应的极角为、,
所以,.
下同解法7.
(本质:椭圆第二定义)
解法9//可以写出椭圆的极坐标方程ρ=ep/ 1−ecosθ,将相关数据代入,可求PF,QF表达式,余下过程同解法7//椭圆的极坐标方程本质上也是对椭圆第二定义的应用
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思路2:几何角度求直线方向,设的倾斜角为
解法10:用焦点定比分弦结论
解法7:在焦点三角形中用余弦定理
解法8:到焦点距离转化为到准线距离
解法9:利用椭圆的极坐标方程
倾斜角形式下
焦半径公式
的证明方法
焦点定比分弦
推论
焦点定比分弦结论:,其中为椭圆的离心率,为直线的倾斜角,.
将,代入上式,解得.
下同解法7.
结论
解法7、8、9实质上为倾斜角形式下焦半径公式的不同证明方法//均可得到PF的表达式//也可以进一步得到焦点定比分弦结论// λ−1/ λ+1 的绝对值=|ecosθ|//将相关数据代入,得到θ的余弦值//余下过程同解法7
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思路2:几何角度求直线方向,设的倾斜角为
解法11:直线的参数方程
设直线的参数方程为(为参数),其中为直线的倾斜角.
与联立,整理得到.
设,对应的参数分别为,,由于,所以.
(关键:利用参数的几何意义)
将与, 联立,解得,即,因此直线的方程为.
解法11//设直线的参数方程为x=−1+tcosθ y=tsinθ ,其中t为参数,θ为倾斜角//若P、Q对应的参数分别为t1,t2,根据PF=2FQ可以得到t1=−2 t2//与关于t的韦达定理联立,可求得θ的正切值,从而得到直线方程//该方法本质上是对直线参数方程中t的几何意义的应用
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思路2:几何角度求直线方向,设的倾斜角为
解法12:椭圆第二定义+解直角三角形
根据椭圆的第二定义,
,,
故.
又因为,
所以在中,.
下同解法7.
除了借助椭圆第一定义+解三角形求倾斜角外,还可以利用椭圆第二定义+解直角三角形求倾斜角//根据第二定义,PM=2PF=4FQ,QN=2FQ,所以PG=2FQ//又因为PQ=3FQ,所以在Rt∆PQG,cosθ=2/3,余下过程同解法7
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思路3:求直线上一点坐标(从坐标角度解读)
解法13:坐标形式下的焦半径公式
设,,由坐标形式下的焦半径公式可知,.因为,所以,即.
可以写为,用横坐标表示,即,整理可得.
求直线l的方程,除了求直线的方向外,还可以求直线上点的坐标,那就需要更多地从坐标角度解读PF=2FQ.//此时坐标形式下的焦半径公式会给我们提供想法//设P(x1,y1),则PF可表示为1/2 x1+2,同理QF可表示为1/2 x2+2。根据PF=2FQ可以得到x1−2 x2=4//根据向量的坐标表示,PF=2FQ又可写作x1+2 x2=−3
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思路3:求直线上一点坐标(从坐标角度解读)
解法13:坐标形式下的焦半径公式
联立,解得,因此,.
因为,故直线的方程为.
联立这两个式子解得x1、x2的值,得到点P和点Q的坐标//计算直线PQ斜率,写出直线方程
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思路3:求直线上一点坐标(从坐标角度解读)
解法14:定比点差
设,,用坐标表示可以得到 .
因为,在椭圆上,故,
两式相减,则.
将,代入整理得到.
下同解法13.
解法14:定比点差法//设P(x1,y1),Q(x2,y2),将PF=2FQ用坐标表示,可以得到x1+2 x2=−3,y1+2 y2=0//因为点P、Q在椭圆上,因此坐标满足椭圆方程,即3(x1^2+4y1^2)=12,两边同时乘4,得到4(3x2^2+4y2^2)=48// 两式相减,利用平方差公式分解//将x1+2 x2=−3,y1+2 y2=0代入上式,整理可得x1−2 x2=4。余下过程同解法13.
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三、试题解答:第(2)(ii)问
从的形成方式展开分析
直线与
的夹角
向量与
的夹角
到角公式
建立与的定量关系
用点坐标
表示向量
用直线斜率表示向量
计算
几何图形
+倾斜角
第二问第(ii)小问,求tan∠PQR的最小值,【张老师,您对这一问有何想法?】
【这一问的求解可以分成两步,第一步表示tan∠PQR,第二步根据表达式求最小值. 那么如何表示tan∠PQR尤为关键,这取决于你如何看待∠PQR // 可以认为是直线的夹角,也可以认为是向量的夹角。】
如果将∠PQR看作是直线QP与QR的夹角// 可以设直线QP的倾斜角为α,QR的倾斜角为β,根据几何图形,∠PQR=π−β+α,又因为倾斜角的正切值等于直线斜率,因此tan∠PQR最终可以转化kQP−kQR / 1+kQP∙kQR //当然,也可以利用到角公式直接得到这一结论//通过建立QP、QR斜率的定量关系,求得tan∠PQR的最小值// 也可以将∠PQR看作向量QP与QR的夹角// 既可以用点的坐标表示向量,也可以用直线斜率表示向量//可以利用夹角公式即数量积比模乘模计算cos∠PQR,再计算正切值//也可以利用叉乘的模与点乘的比值直接计算tan∠PQR,进而求其最小值。下面我们来看第二小问的具体思路和解法。
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思路1:基于两直线夹角考虑
解法1:求、的表达式
设直线(),则.
设,,则.
将直线与椭圆联立,整理得,.
则.
思路1:基于两直线夹角考虑∠PQR,即利用QP、QR的斜率计算tan∠PQR。解法1:求直线QP、QR斜率//设直线方程为x=my-1,则QP斜率为1/m //QR的斜率为y2+y1 / x2+x1,代入直线方程消x,再代入韦达定理,最终得到QR的斜率为−3m/4
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思路1:基于两直线夹角考虑
解法1:求、的表达式
因此
因为,
当且仅当时等号成立,
故的最小值为.
将两直线斜率代入tan∠PQR的表达式//利用基本不等式求得最小值为4倍根号3
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思路1:基于两直线夹角考虑
解法2: 基于第三定义推论寻找与的关系
因为,是椭圆上关于原点对称的两个点,点为椭圆上异于,的点,
根据椭圆第三定理的推论可以得到.
令,其中,则,
因此,
当且仅当时等号成立,故的最小值为.
除了求直线的斜率外,还可以关注到P、R两点位置的特殊性,利用椭圆第三定义的推论解决问题,如解法2//因为P,R是椭圆上关于原点对称的两个点,点Q为椭圆上异于P,R的点,则kQP∙kQR=−b2 / a2=−3 / 4.//设QP的斜率为k,则QR的斜率为−3/ 4k // 将其代入tan∠PQR的表达式,利用基本不等式求得最小值
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令,将椭圆变为单位圆.
在该变换下,、、、对应变为 、 、 、,为中点对应变为为中点.
思路1:基于两直线夹角考虑
解法3: 基于仿射变换寻找与的关系
可以利用圆与椭圆的联系,利用仿射变换寻找两直线斜率的关系//令x=2x',y=3y',将椭圆变为单位圆,O,P,Q,R分别对应O',P',Q',R',中点性质保持不变
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在单位圆中,为圆的直径,因此.
因为,,所以.
下同解法2.
思路1:基于两直线夹角考虑
解法3: 基于仿射变换寻找与的关系
在单位圆中,P'R'为圆的直径,因此Q’P’的斜率乘Q’R’的斜率等于−1.//在仿射变换下,kQP=根号3 / 2 kQ'P',kQR=根号3 / 2 kQ'R',所以QP的斜率乘QR斜率等于−3/4。余下过程同解法2.
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思路2:基于向量夹角考虑
解法4: 用点的坐标表示向量
因为,,
所以
,
,
我们还可以采取思路2:基于向量夹角考虑∠PQR,即通过夹角公式计算cos∠PQR//解法4:可以用点的坐标表示向量//如图所示,向量QP=(x1−x2,y1−y2),向量QR=(−x1−x2,−y1−y2)//利用两点间距离公式或弦长公式计算向量QP的模//利用两点间距离公式计算向量QR的模
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思路2:基于向量夹角考虑
解法4: 用点的坐标表示向量
,
因此 ,
当且仅当时等号成立,故有最大值为,
则有最小值为.
利用椭圆方程化简向量QP点成向量QR//最终得到cos∠PQR的表达式,用基本不等式求得余弦值的最大值//进而得到正切值的最小值
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思路2:基于向量夹角考虑
解法5:用直线的斜率表示向量
直线的方向向量可以表示为,且与同向,
直线的方向向量可以表示为,且与同向,
故.
根据解法2中可知,
设(),则.
解法5:可以用直线的斜率表示向量,从而简化运算//直线QP的方向向量可以表示为向量a=(1,kQP),且向量a与向量QP同向,直线QR的方向向量可以表示为向量b=(1,kQR),且向量b与向量QR同向//因此向量QP与QR的夹角即为向量a与b的夹角,故cos∠PQR的表达式可写为1+kQP∙kQR / 根号1+kQP^2 乘 根号1+kQR^2//由于两直线斜率乘积为−3/4,所以设QP的斜率为k,则QR的斜率为−3/ 4k
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思路2:基于向量夹角考虑
解法5:用直线的斜率表示向量
故,
当且仅当时等号成立,
因此最大值为,
则有最小值为.
将两直线斜率代入cos∠PQR的表达式并化简,利用基本不等式求得余弦值的最大值//进而得到正切值的最小值
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思路2:基于向量夹角考虑
解法6:用向量的内积与外积计算
由与的夹角即为与的夹角.
因为,,
故.
根据解法2中可知,
设(),则.
也可以如解法6,利用向量的内积与外积直接计算夹角的正切值//向量a叉乘向量b的模等于模乘模乘夹角的正弦值,向量a点乘向量b等于模乘模乘夹角的余弦值,//两者相比,即可得到夹角的正切值,其表达式为kQP−kQR / 1+kQP∙kQR//因为两直线斜率乘积为−3/4,所以设QP的斜率为k,则QR的斜率为−3/4k
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思路2:基于向量夹角考虑
解法6: 用向量的内积与外积计算
故
当且仅当时等号成立,
故的最小值为.
将直线斜率代入tan∠PQR的表达式,利用基本不等式求得正切值的最小值
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四、试题溯源
解题模型 教材版本及页码
焦半径公式(坐标形式) 人教A版选必一116页信息技术应用
焦半径公式(倾斜角形式) 人教A版选必一114页练习第2题
椭圆直径斜率乘积模型 人教A版选必一108页例3
仿射变换 人教A版选必一108页例2
直线的参数方程 人教A版选必一68页探究与发现
两直线夹角公式 人教B版选必一94页探究
——教材例习题
【张老师,现在的高考讲求依标命题,教考衔接,那么在试题讲解过程中提及的各类解题方法和技巧,在日常学习中是否能见到其踪迹呢?】//
一方面,我们可以在不同版本教材不同模块中见到坐标形式、倾斜角形式下的焦半径公式、椭圆直径斜率乘积模型、仿射变换、直线的参数方程以及两直线的夹角公式。
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四、试题溯源——高考真题
解题技巧 高考试题
面积比转化为线段比 2023年天津卷第18题、
2018年天津卷第19题
与直线倾斜角建立联系 2022年新高考I卷第21题、
2022年全国甲卷第20题
在椭圆中探寻与关系 2020年全国I卷第20题、
2019年全国II卷第21题
另一方面,相关解题技巧在历年高考真题中也有所体现//例如将面积比转化为线段比在2023年、2018年天津卷中有体现;将角与直线倾斜角建立联系在2022年新高考I卷、甲卷中有体现;在椭圆中探寻直线斜率间的关系在2020年I卷、2019年II卷中有体现.
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五、试题变式
1. 化静为动——动态图形中范围问题研究
变式1 已知椭圆,过左焦点作斜率大于的直线交于,两点,其中在第三象限,点是点关于原点的对称点.
(1)求面积的取值范围;
(2)令,求的取值范围.
【张老师,解析几何模块常见的解题技巧历年高考反复考查过,平时练习也能经常遇到,怎样做才能帮助学生面对新问题时更好更快地调用这些知识呢?】
】学生难以灵活调用解析几何解题技巧,根源在于机械识记题型。可依托试题变式开展教学,以母题提炼方法的适用条件,再通过变换曲线、设问方式、几何情境等,引导学生剥离外在包装,聚焦内在几何结构,构建结构识别到方法匹配的思维链,实现陌生问题下的灵活调用。】
下面我们将从6个不同角度开展试题变式// 变式角度1:化静为动,在动态图形中研究范围问题。//变式1:条件不变,将原题“静态下求直线方程”更改为在直线转动下(1)求ΔPQR面积的取值范围;//(2)令S∆PQR=λ S∆PFO,求λ的取值范围.
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五、试题变式
1. 化静为动——动态图形中范围问题研究
解答 (1)设,设,.
直线与椭圆联立,整理得,.
,
令(),则.
对于第一问而言,将ΔPQR的面积转化为ΔPQO面积的二倍,而ΔPQO的面积,选择以OF为底,PQ纵坐标的差为高进行计算,//得到面积的表达式后,通过换元+构造函数求取值范围.
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五、试题变式
1. 化静为动——动态图形中范围问题研究
解答 (2),
考虑到,
即,
则.
第(2)问,λ表示两个三角形面积的比值,将其转化为纵坐标的比,即2(1−y2 / y1)//通过韦达定理构造齐次分式,即(y1+y2)^2 / y1y2=y2/y1+y1/y2+2,通过(y1+y2)^2 / y1y2的范围求解y2/y1的范围,//从而得到λ的范围为(8/3,4),而高考真题正是选取了λ=3这一特殊情况.
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五、试题变式
2. 连线拓形——新增连线衍生几何新问题
变式2 已知椭圆,过左焦点作斜率大于的直线交于,两点,其中在第三象限,点是点关于原点的对称点,连接交椭圆于另一点,求四边形周长的取值范围.
解答 因为、关于原点对称,、关于原点对称,
所以四边形为平行四边形,
故四边形周长为.
变式角度2:连线拓形,通过新增连线衍生几何新问题//变式2:在原题基础上新增直线QO,并于椭圆交于点M,求四边形PQRM周长的取值范围//由于P、R和Q、M均关于原点对称,所以四边形PQRM为平行四边形,周长等于2(PQ+QR).
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五、试题变式
2. 连线拓形——新增连线衍生几何新问题
所以,
.
设,设,,则.
直线与椭圆联立,整理得,.
设直线PQ方程//通过弦长公式求PQ长度//利用两点间距离公式求QR长度
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五、试题变式
2. 连线拓形——新增连线衍生几何新问题
则
令(),则,
则,
故四边形周长.
两者相加得到PQ+QR表达式//通过换元+构造函数最终得到周长的取值范围.
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五、试题变式
3. 动中寻定——动态图形中探究几何不变量
变式3 已知椭圆,过左焦点作斜率大于的直线交于,两点,其中在第三象限,点是点关于原点的对称点,点为右顶点.
(1)证明:直线与直线的斜率之积为定值;
(2)证明:直线与直线的斜率之比为定值;
(3)求的取值范围.
变式角度3:动中寻定,在动态图形中探究几何不变量,原题中存在直线QP、QR斜率乘积为定值这一不变量,那么在这个问题背景下还存在哪些不变量?//例如变式3,增加椭圆右顶点A后,可以证明(1):直线AP与AQ的斜率之积为定值;//(2)直线AQ与AR的斜率之比为定值;//(3)求tan∠QAR的取值范围.
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五、试题变式
3. 动中寻定——动态图形中探究几何不变量
解答 设,设,.
直线与椭圆联立,整理得,.
(1).
(2)因为、关于原点对称,则.
由(1)可知,. 两式作比,即可得到.
问题解答:首先设直线PQ方程//对于第(1)问而言,kAP∙kAQ=y1/(x1−2) 乘 y2/(x2−2),代入直线方程消x,再代入韦达定理整理得到乘积为定值−1/4 // 第(2)问,根据椭圆第三定义的推论,kAP∙kAR=−3/4,在第(1)问中得到kAP∙kAQ=−1/4,两者相比,可以得到kAQ / kAR=1/3.
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五、试题变式
3. 动中寻定——动态图形中探究几何不变量
(3)由(2)可知,,故设,则.
由于,并且,故.
所以.
第(3)问,设kAR=k,则kAQ=k/3,并可进一步限制k的范围//利用到角公式得到tan∠QAR的表达式,通过构造函数求其取值范围.
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五、试题变式
4. 对称重构——变换对称关系拓展设问
变式4 已知椭圆,过左焦点作斜率大于的直线交于,两点,其中在第三象限,点是点关于轴的对称点.
(1)证明直线恒过定点;
(2)若的面积是的面积的倍,求的方程;
(3)求面积的最大值.
变式角度4:对称重构,通过变换对称关系来拓展设问//原题中P和R关于原点对称,在变式4中将其更改为P和R关于x轴对称,//(1)可以证明直线QR恒过定点;//(2)若△FQR的面积是△PFO的面积的32倍,求l的方程;//(3)求△FQR面积的最大值.
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五、试题变式
4. 对称重构——变换对称关系拓展设问
解答(1)设直线,设,,则.
直线方程与椭圆方程联立,整理得,.
因为,
则直线方程为.
解答:第(1)问,首先设直线PQ方程,与椭圆联立,写韦达定理//其次写出直线QR斜率的表达式,加上点R坐标,可写出直线QR的方程
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五、试题变式
4. 对称重构——变换对称关系拓展设问
令,则,
故直线恒过定点.
(2)记,则
.
.
经分析可知,定点在x轴上,故令y=0,解得x=-4,所以直线QR过定点(-4,0)//第(2)问,记M点为(-4,0),则S∆FQR=S∆MFR−S∆MFQ=3/2 (y1+y2). S∆PFO=1/2 y1
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五、试题变式
4. 对称重构——变换对称关系拓展设问
联立,且,解得.
故直线的方程为.
因为,
所以,整理得.
可以将面积比转化为坐标比,即y1=−2y2//与韦达定理联立,求得m的值,进而写出直线方程
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五、试题变式
4. 对称重构——变换对称关系拓展设问
(3)由(2)知,,
当且仅当时等号成立,
因此面积的最大值为.
第(3)问,写出∆FQR的面积表达式,利用基本不等式求得面积最大值。
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五、试题变式
5. 逆推参量——结论导向的逆向命题设计
变式5 已知椭圆,过左焦点作斜率大于的直线交于,两点,其中在轴上方,是关于原点对称的点. 若的最小值为,求椭圆的离心率.
解答 因为,关于原点对称,且点为椭圆上的点,
则. 设(),则.
变式角度5:逆推参量,由结论出发设计逆命题//原题是已知椭圆方程求tan∠PQR的最小值,变式5是已知tan∠PQR的最小值,求椭圆的离心率.//解答:由椭圆第三定义的推论可知,kQR∙kQP=−b^2 / a^2. 设QP斜率为k,则QR斜率为−b^2 / a^2k
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五、试题变式
5. 逆推参量——结论导向的逆向命题设计
,
当且仅当时等号成立,则的最小值为.
由于的最小值为,故,
解得或(舍),故椭圆的离心率为.
利用到角公式表示tan∠PQR,通过基本不等式求得最小值为2ab /(a^2−b^2)//最小值又等于4倍根号3,可以解得a/b=2比根号3,故椭圆的离心率为1/2.
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五、试题变式
6. 曲线同源——圆锥曲线模型统一推广
变式6 已知双曲线1,过左焦点作斜率大于的直线交双曲线的左支于,两点,其中在轴上方,是关于原点对称的点. 若,求此时直线的方程.
变式角度6:曲线同源,圆锥曲线模型的统一推广,高考原题以及变式1-5均可把试题背景由椭圆换成双曲线、抛物线,这里给出一个示例// 变式6:已知双曲线方程,过左焦点F作斜率大于0的直线交双曲线的左支于P、Q两点,其中点P在x轴上方,R是P关于原点对称的点. 若∠PQR=π/4,求此时直线l的方程.
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五、试题变式
6. 曲线同源——圆锥曲线模型统一推广
解答 设直线,
设,,则.
直线与双曲线联立,整理得,.
因为直线斜率大于且与左支交于两点,
所以直线的斜率,则.
解答:设直线PQ方程//由于直线与双曲线左支交于两点,可限制m的取值范围.
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五、试题变式
6. 曲线同源——圆锥曲线模型统一推广
因为,,
则.
因为,则,解得或(舍),
故直线的方程为.
因为QP的斜率为1/m,QR的斜率为3m// 一方面利用到角公式得到tan∠PQR的表达式// 另一方面由题干的条件可知tan∠PQR=1,解得m的值,写出直线l的方程.
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六、备考建议
学情分析
测试样本来自本校高二(7)班41名同学,试题按照第(1)问4分、第(2)(i)问6分、第(2)(ii)问7分的标准进行评分,试题平均分为11.27分.
得分区间 人数 所占班级比例 层次定位
12-17分 19 46.34% 优秀层(9人满分)
9-11分 8 19.51% 中等偏上层
6-9分 12 29.27% 中等薄弱层(核心提分群体)
6分以下 2 4.88% 基础薄弱层
在给出解析几何模块备考建议之前,我们先来看看学生针对这道高考真题的作答情况 //测试样本选自高二(7)班41名同学,按照第(1)问4分,第二问第一小问6分,第二小问7分的标准进行评分,班级有9人满分,班级平均分为11.27分//具体的分数段统计见表格。
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六、备考建议
学情分析
从表中数据来看,近半数学生达到高考优秀答题水准,基础教学落实到位;但近一半的学生集中在6–11分段,几何转化、复杂代数运算两大高考核心能力存在明显短板,例如缺乏几何化简意识而选择硬解面积,依赖韦达定理硬算夹角正切值致使代数式繁杂直接放弃,未能利用椭圆第三定义的推论简化斜率乘积;低分段学生椭圆底层概念未完全掌握.
从表中数据来看,近半数学生达到高考优秀答题水准(12分及以上),基础教学落实到位;但近一半的学生集中在6–11分段,几何转化、复杂代数运算两大高考核心能力存在明显短板,例如缺乏几何化简意识而选择硬解面积,依赖韦达定理硬算夹角正切值致使代数式繁杂直接放弃,未能利用椭圆第三定义的推论简化斜率乘积;低分段学生椭圆底层概念未完全掌握.
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六、备考建议
备考建议1:锚通法固本,夯实底层解题基本功
回归教材通解通法,夯实联立、韦达定理、设而不求核心能力. 强化基础计算限时训练,重结论推导、轻机械背诵,稳住基础题得分.
备考建议2: 强化几何直观,简化代数运算负担
贯彻“先几何分析,后代数运算”思路,依托图形性质简化运算. 总结化简、消元技巧,提升计算精准度,解决“会思路、算不对”
的典型失分问题.
结合班级具体学情与典型失分短板,围绕解析几何备考目标,制定针对性教学与训练策略// 念建议1 //念建议2
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六、备考建议
备考建议3:常态化一题多解教学,分层消解畏难情绪
常态化一题多解教学,拓宽解题思维. 分层适配各层级学法,拆解压轴题得分点,缓解畏难心理,引导学生争取步骤分、杜绝空卷.
备考建议4:归纳常用几何模型,实现题型迁移解题
精讲高频圆锥曲线模型,结合原题与变式梳理推导逻辑及适用场景.强化模型识别与迁移能力,适配创新题型,缩短解题耗时.
念建议3 // 念建议4
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六、备考建议
备考建议5: 实施分层靶向训练,精准缩小班级分数差距
实施分层靶向训练,针对不同学情梯度出题、精准辅导,分层突破基础、中档、综合、高阶题型. 建立错题分类复盘机制,杜绝重复失分,缩小班级分差.
念建议5
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感悟与体会
本次讲题比赛让我们深刻体会到,解决解析几何问题必须坚持“几何直观先行,代数运算跟进”的原则. 同时,试题变式是打破思维定式、拒绝机械刷题的利器. 通过改变条件、转换视角或一题多解,我们不仅能在“万变”中探寻“不变”的数学本质,打通不同知识模块的壁垒,更能有效优化解题路径,简化繁杂运算,从而全面提升数学思维的灵活性与深刻性.
念PPT
谢谢倾听,请批评指正!
以上就是我们团队本次汇报的全部内容。感谢各位的倾听。如有不足之处,请批评指正,谢谢大家!
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