Sáng kiến kinh nghiệm: Phát huy tính tích cực, sáng tạo của học sinh qua giải toán hình học giải tích trong mặt phẳng tọa độ oxy bằng cách khai thác một số tính chất của hình học phẳng

Chia sẻ: Thanhbinh225p Thanhbinh225p | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:43

Thêm vào BST

Báo xấu

151
lượt xem 13
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Sáng kiến kinh nghiệm: Phát huy tính tích cực, sáng tạo của học sinh qua giải toán hình học giải tích trong mặt phẳng tọa độ oxy bằng cách khai thác một số tính chất của hình học phẳng viết nhằm giúp cho các em có căn cứ suy luận tìm được lời giải cho loại Toán này. Qua đây để phát huy được các khả năng tư duy Toán học của học sinh.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Sáng kiến kinh nghiệm: Phát huy tính tích cực, sáng tạo của học sinh qua giải toán hình học giải tích trong mặt phẳng tọa độ oxy bằng cách khai thác một số tính chất của hình học phẳng

PHÁT HUY TÍNH TÍCH CỰC, SÁNG TẠO CỦA HỌC SINH QUA GIẢI TOÁN HÌNH HỌC GIẢI TÍCH TRONG MẶT PHẲNG TỌA ĐỘ OXY BẰNG CÁCH KHAI THÁC MỘT SỐ TÍNH CHẤT CỦA HÌNH HỌC PHẲNG I. LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI: Luật giáo dục nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam qui định về giáo dục phổ thông như sau : “Phương pháp giáo dục phổ thông phải phát huy tính tích cực, tự giác chủ động, tư duy sáng tạo của học sinh, phù hợp với đặc điểm từng lớp học, từng môn học, bồi dưỡng năng lực tự học, rèn luyện kỹ năng vận dụng kiến thức vào thực tiễn, tác động đến tình cảm đem lại niềm vui hứng thú học tập cho học sinh”. (Luật giáo dục chương II, mục 2, điều 28). Trong công cuộc đổi mới giáo dục Bộ giáo dục và Đào tạo tiến hành theo ba hướng : + Đổi mới chương trình và sách giáo khoa. + Đổi mới phương pháp dạy học. + Đổi mới cách kiểm tra đánh giá học sinh. Đi đôi với đối mới sách giáo khoa,đổi mới chương trình dạy học là đổi mới phương pháp dạy học. Vấn đề đổi mới phương pháp dạy học để phát huy năng lực của học sinh là một đòi hỏi cấp bách trong tiến trình đổi mới giáo dục hiện nay. Trong những năm qua, các thầy, cô giáo Tổ Toán trường THPT Long Khánh đã có nhiều cố gắng trong việc đổi mới và cải tiến phương pháp dạy học. Tuy nhiên các thầy, cô vẫn còn gặp những vướng mắc nhất định, nhất là các vấn đề khó. Trong các đề thi đại học trong các năm học gần đây. Đặc biệt chuẩn bị cho kỳ thi : “Trung học phổ thông Quốc Gia”, bài toán hình học giải tích trong mặt phẳng là câu khó không những đối với học sinh mà giáo viên cũng lúng túng. Làm sao để dạy cho học sinh tiếp thu được kiến thức này một cách tốt nhất, chủ động, tích cực sáng tạo, để các em đạt được kết quả cao trong kỳ thi ? làm sao để cùng các đồng nghiệp giải quyết được những vướng mắc về dạng Toán này ? Bởi vậy qua nhiều lần trao đổi cùng các đồng nghiệp và học sinh, chúng tôi thấy cần thiết phải có các giải pháp về dạy học chủ đề này nhằm nâng cao chất lượng học tập của các em không những tại đơn vị mình mà còn cho học sinh và các đồng nghiệptrong các đơn vị khác. 1
Môn hình học giải tích trong mặt phẳng là một nội dung cơ bản trong chương trình hình học, mà học sinh được học ở lớp 10. Để giải loại toán này học sinh phải có kiến thức tổng hợp,biết vận dụng các kiến thức hình học phẳng và khả năng phán đoán , khả năng cảm nhận , trực quan hình học tốt. Thực sự đây là loại toán rèn luyện được nhiều phẩm chất tư duy cho học sinh.Bởi vậy các bài toán về hình học giải tích trong mặt phẳng Oxy gắn với tính chất của hình học phẳng là bài toán khó trong các kỳ thi tuyển sinh đại học, các kỳ thi chọn học sinh giỏi. Bài toán về hình giải tích trong mặt phẳng được hình thành theo hai hướng là : + Tham số hóa bài toán hình học , chuyển về “ Đại số”. + Khai thác các tính chất của hình học phẳng từ đó mới “ Đại số hóa”. Qua hơn ba mươi năm trong dạy học, chúng tôi thấy học sinh thường làm được các bài toán dạng này khi bài toán không đòi hỏi học sinh phải khai thác tính chất của hình học phẳng, mả chỉ cần “ Đại số hóa bài toán hình học ”. Các em rất lúng túng khi gặp các bài Toán mà giả thiết “ ẩn” dưới dạng phải “ Khai thác các tính chất của hình học phẳng ” mới giải được. Bởi vậy trong sáng kiến này chúng tôi đề cập đến “ khai thác các tính chất của hình học phẳng” để giải loại toán này. Đây là mấu chốt để giúp cho các em có căn cứ suy luận tìm được lời giải cho loại Toán này. Qua đây để phát huy được các khả năng tư duy Toán học của học sinh . II. CƠ SỞ LÝ LUẬN VÀ THỰC TIỂN: a) Phương pháp dạy học nêu vấn đề là phương pháp dạy học trong đó giáo viên tạo ra các tình huống có vấn đề, tổ chức để học sinh tìm tòi giải quyết các vấn đề đó. Phương pháp dạy học nêu vấn đề rất thích hợp trong dạy học môn Toán. Với môn hình học phương pháp này phát huy được các ưu điểm: - Phương pháp này góp phần tích cực vào rèn luyện tư duy phê phán, tư duy sáng tạo cho học sinh. - Phương pháp này tạo cho học sinh có hứng thú trong học tập. - Thông qua phương pháp học sinh tiếp thu kiến thức chủ động, sáng tạo. - Phương pháp này đòi hỏi giáo viên phải đầu tư nhiều thời gian và công sức. Bởi vậy năng lực của giáo viên cũng được rèn luyện và phát triển. 2
b) Kiến thức hình học giải tích trong mặt phẳng học sinh được học từ lớp 10, tuy nhiên với đặc điểm tư duy các em còn hạn chế khi phải tiếp thu kiến thức mới, nên yêu cầu còn chưa cao. Chủ yếu là yêu cầu các em hoàn thiện các kiến thức cơ bản. c) Khó khăn: + Học sinh rất yếu với môn học “Hình học phẳng” vốn chỉ được học ở cấp hai. + Học sinh không có thói quen “ Khai thác các tính chất của hình học phẳng” để giải bài toán “ hình giải tích trong mặt phẳng”. + Số tiết luyện tập ít nên rèn luyện kĩ năng nâng cao là không thực hiện được. + Thực tế bài tập thi yêu cầu cao, đa dạng, đòi hỏi có nhiều kỉ năng, kỉ xảo bởi vậy học sinh phải được luyện tập nhiều. + Số lượng bài tập tham khảo không đầy đủ và đồng bộ. Từ các thực tế nói trên, mục đích của đề tài là: + Xây dựng được phương pháp tìm tòi có căn cứ để giải được bài toán + Góp phần giúp cho học sinh củng cố, khắc sâu kiến thức, hứng thú trong học tập từ đó vận dụng để giải tốt các bài tập về hình học phẳng oxy, đạt được các kết quả cao trong các kỳ thi vào đại học, thi chọn học sinh giỏi. Để tìm được hướng đi cho lời giải, đó là chất “men” để học sinh có hứng thú khi học bài. Thế nhưng dựa vào đâu để tìm tòi? Theo tôi đó là dấu hiệu của mỗi phương pháp. Chúng ta phải làm cho học sinh tiếp cận được với những dấu hiệu đó. Để phát hiện ra các dấu hiệu theo chúng tôi. - Dựa vào các tính chất trong hình học phẳng. - Dùng trực giác để từ hình vẽ tìm thấy nét đặc biệt trong các quan hệ của các yếu tố về điểm, đường thẳng, dùng giả thiết để kết nối các mối quan hệ đó lại. III. TỔ CHỨC THỰC HIỆN: A.Một số kiến thức liên quan: I.Vectơ: ur ur Cho a  (a1; a2 ) và b  (b1; b2 ) ur ur a cùng phương b  a  tb1 và b  tb2 Nếu b1  0 và b2  0 ,thì: r r a a ur ur ur ur a cùng phương b  1  2 a  b  a.b  0  a1.b1  a2.b2  0 b1 b2 3
ur ur a1.b1  a2 .b2 cos(a; b)  a12  b12 . a22  b22 II. Đường thẳng: 1. Vectơ chỉ phương của đường thẳng r r Vectơ u  0 được gọi là vectơ chỉ phương của đường thẳng  nếu giá của nó song song hoặc trùng với . r r Nhận xét:– Nếu u là một VTCP của  thì ku (k  0) cũng là một VTCP của . – Một đường thẳng hoàn toàn được xác định nếu biết một điểm và một VTCP. 2. Vectơ phápr tuyến của đường thẳng r Vectơ n  0 là vectơ pháp tuyến của đường thẳng  nếu giá của nó vuông góc với . r r Nhận xét: – Nếu n là một VTPT của  thì kn (k  0) cũng là một VTPT của . – Một đường thẳng hoàn toàn được xác định nếu biết một điểm và một VTPT. r r r r – Nếu u là một VTCP và n là một VTPT của  thì u  n . 3. Phương trình tham số của đường thẳng r Cho đường thẳng  đi qua M0 ( x0; y0 ) và có VTCP u  (u1; u2 ) .  x  x  tu Phương trình tham số của :  0 1 ( t là tham số).  y  y0  tu2  x  x  tu Nhận xét: – M(x; y)     t  R:  0 1.  y  y0  tu2 4. Phương trình chính tắc của đường thẳng r Cho đường thẳng  đi qua M0 ( x0; y0 ) và có VTCP u  (u1; u2 ) . x  x0 y  y0 Phương trình chính tắc của :  (2) (u1  0, u2  0). u1 u2 5. Phương trình tham số của đường thẳng PT ax  by  c  0 với a2  b2  0 là phương trình tổng quát của đường thẳng. Nhận xét: – Nếu  có phương trình ax  by  c  0 thì  có: r r r VTPT là n  (a; b) và VTCP u  (b; a) hoặc u  (b; a) . r – Nếu  đi qua M0 ( x0; y0 ) và có VTPT n  (a; b) thì phương trình của  là: a( x  x0 )  b( y  y0 )  0 x y   đi qua hai điểm A(a; 0), B(0; b) (a, b  0): Phương trình của :   1. a b (phương trình đường thẳng theo đoạn chắn).   đi qua điểm M0 ( x0; y0 ) và có hệ số góc k: Phương trình của : y  y0  k( x  x0 ) (phương trình đường thẳng theo hệ số góc) 6. Vị trí tương đối của hai đường thẳng Cho hai đường thẳng 1: a1x  b1y  c1  0 và 2: a2 x  b2 y  c2  0 . Toạ độ giao điểm của 1 và 2 là nghiệm của hệ phương trình: a1x  b1y  c1  0  (1) a  2 x  b2 y  c2  0 4
a1 b1  1 cắt 2  hệ (1) có một nghiệm   (nếu a2, b2, c2  0 ) a2 b2 a1 b1 c1  1 // 2  hệ (1) vô nghiệm    (nếu a2, b2, c2  0 ) a2 b2 c2 a1 b1 c1  1  2  hệ (1) có vô số nghiệm    (nếu a2, b2, c2  0 ) a2 b2 c2 7. Góc giữa hai đường thẳng Cho hai đường thẳng 1: a1x  b1y  c1  0 và 2: a2 x  b2y  c2  0 r r · · r r n1.n2 a1b1  a2b2 cos(1, 2 )  cos(n1, n2 )  r r  n1 . n2 a12  b12 . a22  b22 Chú ý:  1  2  a1a2  b1b2  0 .  Cho 1: y  k1x  m1 , 2: y  k2 x  m2 thì: + 1 // 2  k1 = k2 + 1  2  k1. k2 = –1. 8. Khoảng cách từ một điểm đến một đường thẳng  Khoảng cách từ một điểm đến một đường thẳng Cho đường thẳng : ax  by  c  0 và điểm M0 ( x0; y0 ) . ax0  by0  c d( M0 , )  a2  b2  Vị trí tương đối của hai điểm đối với một đường thẳng Cho đường thẳng : ax  by  c  0 và hai điểm M( xM ; yM ), N( xN ; yN )  . – M, N nằm cùng phía đối với   (axM  byM  c)(axN  byN  c)  0 . – M, N nằm khác phía đối với   (axM  byM  c)(axN  byN  c)  0 .  Phương trình các đường phân giác của các góc tạo bởi hai đường thẳng Cho hai đường thẳng 1: a1x  b1y  c1  0 và 2: a2 x  b2 y  c2  0 cắt nhau. Phương trình các đường phân giác của các góc tạo bởi hai đường thẳng 1 và 2 là: a1x  b1y  c1 a2 x  b2y  c2  a12  b12 a22  b22 III. Đường tròn: 1)Đường tròn(C) có tâm I (a; b) bán kình R có phương trình là: ( x  a)2  ( y  b)2  R2 2)Phương trình x2  y2  2ax  2by  c  0 ,điều kiện: a2  b2  c >0 là phương trình đường tròn có tâm I(a;b) bán kính R  a2  b2  c 3)Phương trình tiếp tuyến với đường tròn (C): ( x  a)2  ( y  b)2  R2 tại M ( x0 ; y0 )  (C ) là: (a  x0 )( x  x0 )  (b  y0 )( y  y0 )  0 5
B.CÁC GIẢI PHÁP Ví dụ mở đầu : Trong sách giáo khoa “ Hình học lớp 10 nâng cao của nhà xuất bản Giáo Dục” có nêu ví dụ : “ Cho tam giác ABC có trực tâm H, trọng tâm G và tâm đường tròn ngoại tiếp O. uuur uur a) Gọi I là trung điểm của BC. Chứng minh AH  2OI uuur uuur uuur uuur b) Chứng minh OA  OA  OB  OC c) Chứng minh ba điểm O, G, H thẳng hàng.” (Trang 21 sách giáo khoa Hình Học lớp 10 nâng cao ) Đường thẳng đi qua ba điểm : O, G, H gọi là đường thẳng Ơle. Chúng ta phân tích bài tập sau : “ Trong mặt phẳng với hệ trục tọa độ Oxy cho tam giác ABC có trực tâm H(3;-2), tâm đường tròn ngoại tiếp O(8;11) và hình chiếu của A xuống BC là K(4;-1).Xác định tọa độ các đỉnh A,B,C. 6
Từ gỉa thiết bài toán ta dễ dàng viết được phương trình đường thẳng BC ( đi qua K và uuur có véc tơ pháp tuyến HK ). Do đó ta xác định được trung điểm I của BC. Điều gì xảy ra khi biết được tọa độ ba điểm H, O, I ? Điểm A có liên quan gì đến O , H , I ?Từ hệ uuur uur thức véc tơ AH  2OI đã nói ở trên ta xác định được tọa độ điểm A. Xác định được tọa độ A chính là giải quyết được điểm then chốt của bài toán. Từ đây ta viết được phương trình đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC. Giao điểm của đường tròn với BC là B, C cần tìm. Như vậy để giải được bài toán này các em vận dụng tính chất của hình học phẳng, đó uuur uur là AH  2OI . Ngoài ra nếu ta suy nghỉ thêm chút nữa là ngoài điểm A ở trên đường tròn mà ta xác định được tọa độ, còn có thể xác định được điểm nào nữa ? Ta cũng thấy điểm H’ đối xứng với H qua BC là điểm thuộc đường tròn. Có tọa độ H và có phương trình BC thì xác định được tọa độ H’. Như vậy,ở đây chúng ta lại khai thác một tính chất nũa của hình học phẳng đó là : “ Trong một tam giác điểm đối xứng với trực tâm qua một cạnh thì nằm trên đường tròn ngoại tiếp tam giác”. Một ví dụ tiếp theo : “ Trong mặt phẳng với hệ trục tọa độ Oxy cho tam giác ABC có A(1;4), tiếp tuyến với đường tròn ( O) ngoại tiếp tam giác ABC cắt BC tại D , đường phân giác trong của góc ADB có phương trình x – y + 2 = 0, điểm M(4;-1) thuộc cạnh AC . Viết phương trình đường thẳng AB” . 7
Để viết được phương trình cạnh AB , vì có A(1;4) vậy tìm thêm điểm nữa thuộc AB? Tại sao đề bài lại cho điểm M trên cạnh AC ? Điểm M liên quan gì đến điểm cần tìm trên cạnh AB ? Nếu biết được phương trình đường phân giác góc BAC thì kết hợp với M ta tìm được điểm trên cạnh AB . Lời giải bài toán có chiều hướng tốt . Vậy làm cách nào để viết được phương trình phân giác góc BAC ? Bằng trực quan ta dự đoán phân giác góc BAC và phân giác góc ADB vuông góc với nhau .N ếu điều đó xảy ra thì tam giác ADI phải cân tại D . Cuối cùng ta phải chứng minh một bài Toán hình học phẳng là : “ Tam giác ADI cân tại D” . Bài tập này các em phải có khả năng suy luận , khả năng phán đoán và kỷ năng chứng minh hình học phẳng . Bài tập này được giải như sau : +Chứng minh tam giác ADI cân tại D Góc ABC = góc DAC ; góc BAI = góc IAC . Vậy góc IAD = góc IAC+ góc CAD = góc ABC + góc BAI = góc AID .Do đó tam giác ADI cân tại D. +Do tam giác ADI cân tại D và DE là phân giác của góc ADI nên DE vuông góc với AI . Từ đó phương trình AI là : x+ y – 5 = 0 + M’ là điểm đối xứng M qua AI , suy ra M’(4;9) + Phương trình AB là 5x – 3y + 7 = 0 8
Tóm lại để giải các bài toán trên chúng ta phải biết khai thác các tính chất của hình học phẳng. Trong quá trình dạy học về loại Toán dạng này mà giả thiết “ ẩn” chúng tôi luôn luôn cố gắng hướng dẫn các em tìm tòi để khai thác các tính chất của hình học phẳng , từ đó các em biết vận dụng vào giải các bài toán hình học giải tích trong mặt phẳng một cách tốt nhất.Qua việc tìm tòi lời giải phát huy được tư duy sáng tạo cho các em trong học tập.Trong quá trình hướng dẫn các em , chúng tôi xây dựng được các giải pháp để giải loại Toán này.Sau đây chúng tôi xin phép lần lượt trình bày các giải pháp trong sáng kiến kinh ngiệm này. Giải pháp 1: Khai thác các tính chất đường phân giác. Tính chất: Hai đường thẳng 1;  2 cắt nhau tại I, đường phân giác của góc của 1;  2 là (d).M là điểm  1 , và M’ là điểm đối xứng với M qua (d), thì M’  2 Chứng minh: ˆ ' M’  2 M’ đối xứng với M qua(d)MIM’cân tạ I (d) là phân giác của MIM Trong số các bài toán về hình phẳng có khá nhiều bài giả thiết cho phương trình đường phân giác của một góc tam giác. Khai thác được tính chất gì của đường phân giác ? Đó là khi biết tọa độ của điểm trên một tia của góc thì ta xác định được điểm đối xứng của nó qua đường phân giác trên tia còn lại. Ví dụ 1: Trong mặt phẳng với hệ trục tọa độ Oxy, cho tam giác ABC, có đỉnh B(-4;1), trọng tâm G(1;1) và đường thẳng chứa phân giác trong của góc A có phương trình x  y 1  0 .Tìm tọa độ A và C. (Đề thi khối D-2011) *Tìm tòi lời giải: 9
M là trung điểm AC, G là trọng tâm tam giác.Từ mối quan hệ ba điểm B;G;M em tìm tọa độ điểm nào? Từ đó các em tìm được tọa đọ diểm M. AD là phân giác trong của góc A, B là điểm biết tọa độ thuộc AB, vậy điểm K đối xứng B qua AD thuộc đường thẳng nào? Áp dụng tính chất đường phân giác các em phát hiện K thuộc AC. Do M và K là các điểm thuộc AC vậy phương trình AC viết được, suy ra tọa độ A và C. *Lời giải: Tìm tọa độ M ( xM ; yM ) ,theo tính chất trọng tâm G, có:  7 uuuur 2 uuuuur  xM  BG  BM   2 3  y 1  M xK  4 yK  1 Tìm tọa độ K đối xứng với B qua AD. I là trung điểm BK  I ( ; ) 2 2 uuuur ur uuuur ur BK  ( x  4; y 1)  với vectơ chỉ phương của AD là a  (1;1) .Ta có BK .a  0  xK  yK  3 .Mà I AD  xK  yK  7 Từ đó K(2;-5) +Phương trình AC là: 4 x  y 13  0 +Tọa độ A là nghiệm của hệ phương trình: Vậy A (4;3). +Tọa độ C: M là trung điểm AC, ta có:  xC  2 xM  x A  3   yC  2 yM  y A  1 10
Vậy C (3;-1). Ví dụ 2: Cho tam giác ABC, trong mặt phẳng với hệ trục Oxy, phân giác trong của góc A có phương trình: x  y  2  0 , đường cao kẻ từ B có phương trình: 4 x  3 y 1  0 , H (-1;-1) là hình chiếu vuông góc của C lên AB. Tìm tọa độ C? (Đề thi khối B – 2008) *Tìm tòi lời giải: AD là phân giác góc A, H thuộc AB. K là điểm đối xứng với H qua AB  K thuộc AC. Trên đường thẳng AC xác định được tọa độ điểm K, đường thẳng AC đi qua K và vuông góc với BE  phương trình AC  tọa độ A. Do A và H xác định được tọa độ nên viết được phương trình AB, tìm được B, phương trình AC  tọa độ C. *Lời giải: K là điểm đối xứng với H qua AD  K (-3;1). AC qua K và vuông góc với BE  phương trình AC: 3x  4 y  7  0 , tọa độ A (5;7), CH qua H và vuông góc với AH có phương trình 3x  4 y  7  0 . Tọa độ C là nghiệm của hệ phương trình:  10 3x  4 y  7  0  x   3   . 3x  4 y  13  0 y  3  4  10 3  Vậy C  ; .  3 4 Ví dụ 3: 11
Trong mặt phẳng với hệ trục Oxy, cho tam giac ABC vuông tại A, B và C đối xứng qua gốc tọa độ O, đường phân giác trong của góc B có phương trình (d): x  2 y  5  0 .K(6;2)AC.Tìm tọa độ các đỉnh tam giác. *Tìm tòi lời giải: H là điểm đối xứng với O qua phân giác BD, xác định tọa độ H. BBD: x  2 y  5  0 B(5-2t; t) C(2t-5; -t) uuuuur uuuuur Các em phải tìm một phương trình với ẩn t. Xét mối quan hệ KC và HB ? Học sinh uuuur uuuur phát hiện được tính vuông góc của hai vectơ vậy KC.HB  0 .Với phương trình vừa xác lập được ta tìm được t tức là xác định được tọa độ B, từ đó tìm được tọa độ C. A là giao điểm của CK và BH, vậy tìm được tọa độ A. *Lời giải: H là điểm đối xứng với O qua BDHAB và H(2;4) BBDB(5-2t; t), C là điểm đối xứng B qua O vậy C(2t-5; -t) uuuur uuuur KC =(2t-11; -t-2), HB =(3-2t; t-4) uuuur uuuur t  1  B (3;1) C (3; 1) KC.HB  0  t 2  6t  5  0    1 và  1 t  5  B2 (5;5) C2 (5; 5) Vì G(-3;-1) và H(2; 4) ở về cùng phía so với BD nên C1 (loại) B1 (loại). Vì C2 (5; 5) và H(2; 4) ở về hai phía nên C2 (nhận) B2 (nhận).  x  7 y  30  0 Tọa độ A là nghiệm của hệ phương trình:  31 17  A( ; ) 7 x  y  40  0  5 5 31 17 Vậy A( ; ) B(3;1) C(5;-5) 5 5 Ví dụ 4: 12
Trong mặt phẳng với hệ trục Oxy, cho tam giác ABC vuông tại A,C(-4;1), phân giác trong của góc A có phương trình: x  y  5  0 .Viết phương trình BC, biết diện tích ABC =24 và x>0. *Tìm tòi lời giải: Để viết được phương trình BC ta phải xác định được tọa độ B. D là điểm đối xứng của C qua phân giác trong của góc A thì DAB và D xác định được tọa độ. AADA(a; 5-a). Để xác định được a ta phải giải quyết được phương trình với ẩn a? Từ đó hướng các em về tính chất vuông góc tại A. Tìm được tọa độ A dẫn tới có phương trình đường thẳng AD. Dùng tính chất BAD và diện tích tam giác ta tìm được B. *Lời giải: +D là điểm đối xứng với C qua đường phân giác trong của góc A D(4;9) uuuur uuuur +Aphân giác góc AA(a;5-a); CA.DA  0 A(4;1)AC=8 +Phương trình AD: x=4B(4;b) b  5 uuuur uuuur +Diện tích ABC =24 AB=6   .Vì AD và AB cùng hướng nên b=7.Vậy b  7 B(4; 7)  BC: 3x  4 y 16  0 Ví dụ 5: Trong mặt phẳng với hệ trục Oxy, cho tam giác ABC biết B(2;-1) phương trình đường cao AH: 3x  4 y  27  0 ; đường phân giác trong CD của góc C có phương trình: x  2 y  5  0 . Lập phương trình ba cạnh tam giác. *Tìm tòi lời giải: 13
B’ là điểm đối xứng của B qua phân giác AD thì B’ xác định được tọa độ. Đường thẳng BC qua B và vuông góc với AH  viết được phương trình BC. Từ đó tìm được tọa độ C. Đường thẳng AC qua B’và C xác định được tọa độ nên phương trình AC xác định được. Do đó tọa độ A xác định được từ đó viết được phương trình AB. *Lời giải: B’ đối xứng B qua phân giác góc CB’(4;3), BC: 4 x  3 y  5  0 Tọa độ C(-1;3). Phương trình AC: y=3 Tộ độ A(-5;3). Phương trình AB: 4 x  7 y 1  0 . Ví dụ 6: Trong mặt phẳng với hệ trục Oxy, cho tam giác ABC biết A(1;5) , đường phân giác trong góc BAC có phương trình x – 1 = 0 . Tâm đường tròn ngoại tiếp tam 3 giác I(  ; 0) , M(10;2)  BC .Tìm tọa độ B , C . 2 *Tìm tòi lời giải : Với giả thiết ta viết được phương trình đường tròn ngoại tiếp tam giác ABC . Chỉ cần viết được phương trình BC . Đường phân giác trong của góc A có tác dụng gì ? Từ đó nếu gọi D là giao của đường phân giác với đường tròn thì cung BD = cung DC , suy ra uuur DI vuông góc với BC . Đến đây đường thẳng BC xác định được véctơ pháp tuyến DI . Lời giải : 14
+Ta chứng minh D là trung điểm của cung BC , suy ra DI vuông góc với BC. 3 125 +Phương trình đường tròn (O) : ( x  ) 2  y 2  2 4 +D(1;-5) +Phương trình BC : x -2y – 6 = 0 + B(-4;5) , C(4;-1) *Nhận xét: Qua sáu ví dụ trên, bằng cách cho học sinh phát hiện tính chất điểm đối xứng qua đường phân giác. Từ đó hình thành cho các em hướng tìm tòi lời giải khi làm bài toán cho giả thiết về đường phân giác của một góc. Qua đó giúp các em có được đinh hướng rõ ràng và quá trình tìm tòi lời giải của các em khi gặp bài toán có tình chất đường phân giác sẽ được nâng lên rõ rệt. Điều đó được thể hiện khi tôi cho các em làm các bài tập sau. Bài tập luyện tập Bài 1. Trong mặt phẳng với hệ trục Oxy, cho tam giác ABC, phân giác trong góc A có phương trình: x  y  0 , đường cao CH có phương trình: 2 x  y  3  0 . M(0;-1)AC; AB=3AM. Tìm tọa độ B? 15
Bài 2. Trong mặt phẳng với hệ trục Oxy, cho hình chữ nhật ABCD có diện tích bằng 48. D(- 3;2). Đường phân giác của góc BAD có phương trình: x  y  7  0 . Tìm tọa độ B biết xA > 0. (Đề thi của trường chuyên Nguyễn Quang Diệu-Đồng Tháp) Bài 3. Trong mặt phẳng với hệ trục Oxy, cho tam giác ABC đường cao AH, phác BD của góc ABC lần lượt có phương trình: (d1) : x  2 y  2  0 ; (d2 ) : x  y 1  0 ; M(0;2)AB và AB=2BC. Tìm tọa độ A,B,C ? Bài 4. Trong mặt phẳng với hệ trục Oxy, cho tam giác ABC có AC>AB, C(6;0) và hai đường thẳng d: 3x  y 10  0 và d’: 3x  3 y 16  0 trong đó (d) là phân giác trong của góc A, (d’)AC. (d), (d’) và trung trực BC đồng quy tại 1 điểm. Tìm tọa độ B. (ĐH Sư phạm Hà Nội) Bài 5. Trong mặt phẳng với hệ trục Oxy, cho tam giác ABC, M(0;-1). Phương trình đường phân giác trong của góc A là: x  y  0 . Phương trình đường cao kẻ từ C là: 2 x  y  3  0 .Đường AC đi qua M và AB=2AM. Tìm B,C ? (Trường Amsterdam-Hà Nội) Giải pháp 2: Khai thác điều kiện của hai đường thẳng vuông góc. uur uur ur ur +Nếu a  b thì a.b  0 Các bài toán để khai thác tính chất vuông góc của hai đường thẳng hầu hết tính vuông góc đều “ẩn”. Dựa vào hình vẽ và bằng trực giác hướng dẫn học sinh phát hiện. Bởi vậy việc vẽ hình chính xác là một điều kiện dẫn đến sự phán đoán đúng. Ví dụ 6 : Trong mặt phẳng với hệ trục Oxy, cho tam giác ABC cân tại A (-1;3), D là điểm nằm trên cạnh AB sao cho AB = 3AD và H là hình chiếu vuông góc của B lên 1 3 CD. Điểm M( ;  ) là trung điểm của HC. Xác định tọa độ C, biết B thuộc đường 2 2 thẳng x + y + 7 = 0. Tìm tòi lời giải : 16
Đề bài yêu cầu tìm tọa độ điểm C,trong khi ta lại có tọa độ trung điểm M của CH. Vậy ta phải tìm tọa độ H.Mà H là giao điểm của AH và BH. Để làm được điều đó ta phải tìm được tọa độ điểm B ? Xét mối quan hệ B với A và M ta phán đoán AM  BM Nếu chứng minh được điều đó bài toán sẽ giải xong. Để chứng minh AM  BM ta có thể dùng phương pháp hình phẳng thông thường hoặc dùng phương pháp véc tơ hay phương pháp tọa độ. Chúng tôi đưa ra phương pháp tọa độ như sau : Chọn hệ trục tọa độ với gốc là I, IC là trục hoành, IA là trục tung. I(0;0) A(0;a), B (c;0) C(c;0). Phương trình CD là ax+2cy - ac =0; BH là 2cx – ay +2c 2 = 0  tọa độ a 2 c  4c3 4ac 2 a 2c 2ac 2 điểm H( ; ) , M( ; ). a 2  4c 2 a 2  4c 2 a 2  4c 2 a 2  4c 2 uuuur uuuur Tính được : AM .BM  0  AM  BM Lời giải : AM có phương trình 3x + y = 0 ; BM vuông góc AM, vậy BM có phương trình : uuur uuur x - 3y – 5 = 0. Tọa độ B(-4 ;-3). Do AB  3AD có D(-2;1). Toa độ H(-1;0), C(2;-3) Nhận xét : Bài tập này đòi hỏi học sinh phải nhìn thấy được AM vuông góc BM. Phát triển tư duy học sinh là từ chổ tìm tòi lời giải đưa đến phát hiện được tính vuông góc của AM với BM. 17
Ví dụ 7. Trong mặt phẳng với hệ trục Oxy, cho hình chử nhật ABCD, có đỉnh B thuộc đường thẳng d1 : 2 x  y  2  0 và đỉnh C thuộc đường thẳng d2 : x  y  5  0 . Gọi H là hình chiếu 9 2 vuông góc của B xuống AC, M( ; ) là trung điểm AH, K(9;2) là trung điểm CD. Tìm 5 5 tọa độ các đỉnh của hình chử nhật biết hoành độ của C >4. (Trích đề thi thử lần 3- 2013 K2pi.net ) Tìm tòi lời giải : Từ giả thiết, xét mối quan hệ ba điểm B, M, K dựa vào hình vẽ ta phán đoán BM vuông góc MK ? Nếu đúng thì ta tìm được tọa độ B. Tìm được tọa độ B là bài toán được giải xong. Lời giải : Chứng minh BM  MK : Gọi N là trung điểm AB  MN là đường trung bình của tam giác ABH  MN  AC. Vậy M thuộc đường tròn (C) đường kính MN  BM vuông góc MK (góc nội tiếp chắn nữa đường tròn đường kính BK). Đường thẳng MK có phương trình : 2x – 9y = 0.Vì BM  MK  BM có phương trình uuur uuur là : 9x +2y – 17 = 0. Tọa độ B(1;4), C thuộc : x – y – 5 = 0 và BC.KC = 0. Do đó C(9;4) vì hoành độ C > 4. Nhận xét : Tại sao ta hướng về mối quan hệ ba điểm B, M,K ? Thực tế là M và K đề bài cho biết tọa độ, B giả thiết cho thuộc một đường thẳng có phương trình, thực chất 18
cũng cho biết một toa độ.Khi hướng dẫn học sinh tìm tòi lời giải chúng ta nhấn mạnh điềm này để học sinh có phương hướng, từ đó phát hiện vấn đề là BM  MK Ví dụ 8 Trong mặt phẳng với hệ trục Oxy, cho hình vuông ABCD, có A(-2;6), B(d): x  2 y  6  0 . M và N là hai điểm trên hai cạnh BC và CD sao cho BM=CN. I 2 14 là giao điểm của AM và BN và I ( ; ) . Xác định tọa độ C. 5 5 *Tìm tòi lời giải: uuur 12 16 uuur AI  ( ; ) và BI  (2b  6; b) 5 5 Để giải quyết được điểm B ta phải “kiếm” được phương trình cho ẩn b. Dựa vào hình vẽ ta phán đoán AMBN. Nếu điều này đúng thì “giải quyết” xong điểm B. Khi tìm được B thì lập được phương trình BC từ đó tìm được C. *Lời giải: +Chứng minh AMBN. Cách 1: Hướng dẫn các em chứng minh tam giác vuông ABM bằng tam giác vuông BCN. uuuuur uuuur Cách 2: Hướng dẫn các em chứng minh AM .BN  0 uuur 12 16 uuur 32 14 uuur uuur + AI  ( ; ) ; B(2b-6; b) BI  (  2b;  b) ; AI .BI  0 b=4B(2;4) 5 5 5 5 +Phương trình BC: 2 x  y  0 C(c;2c). Do BC=ABc=0 hoặc c=4. Vậy C(0;0) hoặc C(4;8). Ví dụ 9. 19
Trong mặt phẳng với hệ trục tọa dộ Oxy, cho hình vuông ABCD có A(d): x  y  4  0 . M(4;0) BC; N(0;2)CD sao cho tam giác MAN cân tại A. Xác định tọa độ các đỉnh hình vuông. (Đề thi của trường THPT Đặng Thúc Hứa-Nghệ An) *Tìm tòi lời giải: Ta dễ dàng tìm được tọa độ điểm A. Từ yếu tố MCNC ta có được một phương trình cho C, vì c có hai ẩn vậy phải tìm một phương trình nữa. Dựa vào hình vẽ các em có uuuur uuuuur thể phán đoán ACMN. Nếu phán đoán đúng thì khi đó ta có AC.MN  0 ta được phương trình thứ hai, vậy giải quyết được C. Khi biết được C thì B và D dễ dàng tìm được. Vậy mấu chốt là chứng minh được ACMN. *Lời giải: +Chứng minh ACMN Do MAN cân tại AMA=NA vậy A thuộc đường trung trực của MN. Do  vuông ABM bằng  vuông ADN MB=ND  NC=MC vậy C  trung trực MN  ACMN. +A(d): x  y  4  0  A(a; a-4). Mặt khác AM=AN  a=-1A(-1;-5). +Tìm C ( x0 ; y0 ) uuuuur uuuur uuuur uuuuur Do MC.NC  0 và AC.MN  0 ta có C(1;-1) hoặc C(3;3). Khi C(1;-1)B(-2;-2) và D(2;4) hoặc B(2;-4) và D(-2;-2). Khi C(3;3)B(5;-3) và D(-3;1) hoặc B(-3;1) và D(5;-3). Ví dụ 10. 20