教师用书一道习题解答的商榷

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  摘 要:就人民教育出版社《普通高中课程标准实验教科书数学必修2》中《3.3.1两直线交点坐标》一个探究题在教师用书中的解答进行讨论,并提出相关的教学建议.
  关键词:直线;方程;交点
  人民教育出版社《普通高中课程标准实验教科书数学必修2》中《3.3.1两直线交点坐标》一节中有如下一个探究:当λ变化时,方程3x+4y-2+λ(2x+y+2)=0表示什么图形?图形有何特点?在相应的习题3.3中也有如下习题:已知直线l1:A1x+B1y+C1=0与l2:A2x+B2y+C2=0相交,证明方程A1x+B1y+C1+λ(A2x+B2y+C2)=0(*)表示过l1与l2交点的直线.
  《教师用书》(以下简称《用书》)中关于这道习题的解答是分两步进行的:第一步,证明两直线交点在(*)式所表示的曲线上;第二步,证明(*)表示的曲线是一条直线.
  对于第一步,《用书》中设出两直线交点为P,证得P满足(*)式,就得到“点P在方程A1x+B1y+C1+λ(A2x+B2y+C2)=0表示的直线上”这一结论. 事实上,此时我们还没有证明(*)式表示的是一条直线!而这正是第二步要做的事情. 所以,笔者建议将“直线”二字改为“曲线”,或者将两个证明步骤的位置调换.
  对于第二步,在第一版的《用书》中,将(*)式整理成(A1+λA2)x+(B1+λB2)y+(C1+λC2)=0,就判定“这是关于x,y的二元一次方程”,这显然是不严谨的. 幸而在第二版中已经做了修正,增加了“A1+λA2,B1+λB2不同时为零(因为l1与l2相交)”. 修正之后,逻辑上似乎是清楚了,但是学生能否理解A1+λA2、B1+λB2不同时为零?在这个地方有没有必要跟学生分析清楚?这引起笔者的思考.
  事实上,直线l1与l2相交,则应有A1 B1A2 B2≠0. 若A1+λA2,B1+λB2均为零,则关于λ的方程组A1+λA2=0,B1+λB2=0有实数解,当且仅当A1 A2B1 B2=0. 由此得出矛盾,从而,A1+λA2,B1+λB2不同时为零.
  以上证明非常轻巧,然而对于没有接触过矩阵的学生,却只能分类讨论. 若A1+λA2=0且B1+λB2=0,则关于λ的方程组A1+λA2=0, ①B1+λB2=0 ②有实数解. 情况一:A2≠0,由①有,λ=-,代入②式,B1-B2==0,即A2B1-A1B2=0,所以l1∥l2. 矛盾!(若A1≠0,则A2B1-A1B2=0?圯-=-?圯l1∥l2;若A1=0,则A2B1-A1B2=0?圯A2B1=0?圯B1=0?圯l1不表示直线)情况二:A2=0,由①有,A1=0. 又由于A1x+B1y+C1=0与A2x+B2y+C2=0表示直线,故A1,B1不同时为零,A2,B2不同时为零. 于是,B1,B2均不为零. 所以l1:B1y+C1=0,l2:B2y+C2=0. 此时,直线l1与l2平行,矛盾!
  即使《用书》省略了以上烦琐的推理,但笔者认为对于正在构建成熟逻辑体系的学生来说,这些说理是十分重要的. 教师不能因嫌麻烦或者以为简单而跳过一些重要的步骤,否则学生一开始可能会困惑,久而久之,也就学着教师“想当然”了,显然,这是不利于学生长远的数学学习的.
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