Разработка элективного курса по теме: "Кривые второго порядка" для учащихся старшей школы

Можно прогнозировать, что очень многие преподаватели математики захотят, явно или неявно, использовать элективные курсы для закрепления содержания основной программы и/или подготовки учащихся к ЕГЭ.

Несмотря на это, в настоящее время основная цель образования связывается с развитием личности и ее способности к активной деятельности, хотя еще недавно основная цель овладения знаниями состояла

в основном в освоении готовых знаний, обобщении результатов созданного предшествующими поколениями. Внедрение элективных курсов, объединяющих две древнейшие науки: математику и философию. По О. Шпендлеру, «математика… есть тоже искусство».

Весь курс математики, как правило, строится на решении различных по степени важности и трудности задач. Совершенно ясно, что любую теорему тоже можно и нужно рассматривать как задачу, ее доказательство – как решение этой задачи, а различные следствия из доказательства (использование доказанного в различных областях) – как приложения этой задачи. Ученик должен чувствовать эстетическое удовлетворение от красиво решенной задачи, от установленной им возможности приложения математики к другим наукам. К этой цели стремятся авторы многих программ элективных курсов по математике. Важной целью обучения на элективных курсах является знакомство учащихся с математикой как с общекультурной ценностью, выработка понимания ими того, что математика является инструментом познания окружающего мира и самого себя.

Сравнительный анализ учебников по геометрии для 10-11-х классов

В процессе написания работы была проанализирована литература по геометрии с целью выявления способа введения материала в 10-11-х классах по данной теме.

такие кривые как парабола и гипербола отдельно не рассматриваются, а эллипс вводится через задачу, в которой учащимся предстоит выяснить, в какую фигуру В учебнике геометрии за 11 класс автора И.М. Смирнова (гуманитарный профиль)переходит окружность при параллельном проектировании.

«Пример Выяснить, какая фигура является параллельной проекцией окружности.

Решение. Пусть F - окружность в пространстве, F' - ее проекция на плоскость к в направлении прямой I. Если прямая I параллельна плоскости окружности или лежит в ней, то проекцией окружности является отрезок, равный диаметру окружности. Рассмотрим случай, когда прямая I пересекает плоскость окружности.

Рис. 2

Пусть AB - диаметр окружности, параллельный плоскости его проекции на эту плоскость. Тогда АВ = А'В'. Возьмем какой, другой диаметр CD и пусть C’D’ - его проекция. Обозначим отношение С’D’: CD через k. Так как при параллельном проектировании сохраняются параллельность и отношение длин параллельных отрезков, то для произвольной хорды C1D1, параллельной диаметру CD, ее проекция С1’D1’ параллельна C’D’ и отношение C1’D1’: C1D1 будет равно k.

Таким образом, проекция окружности получается сжатием или растяжением окружности в направлении какого-нибудь ее диаметра в то же число раз. Такая фигура на плоскости называется эллипсом».

В учебнике по геометрии для 10-11-х классов (профильный уровень) наряду с введением эллипса как и в гуманитарном, предусмотрено расширение курса, в котором рассматриваются кривые: гипербола, парабола и эллипс более подробно. Рассмотрим способ введения каждой из них.

Первой рассматривается парабола, как геометрическое место точек. Далее представлен способ построение с помощью линейки, угольника и нити. Вводится определение оси параболы, как прямая, проходящая через фокус и перпендикулярная директрисе, вводится определение касательной, и доказывается теорема.

Рис. 3

«Пусть А - точка на параболе с фокусом F и директрисой d, AD - перпендикуляр, опущенный на директрису (рис 343). Тогда касательной к параболе, проходящей через точку А, будет прямая, содержащая биссектрису угла FAD».

На основе этой теореме вводится фокальное свойство параболы и рассматривается задача о построении касательной к параболы. В конце материала по параболе предусмотрена небольшая лабораторная работа, в которой учащимся предлагается получить параболу из листа бумаги.

Далее авторы вводят эллипс, также как и парабола, эллипс вводится как геометрическое место точек. Дается определение фокуса и способ построение эллипса с помощью нитки и карандаша. Далее вводится определение касательной к эллипсу, как прямой имеющей одну общую точку с эллипсом, и точку касания, как общую точку и доказывается теорема:

Рис. 4

«Пусть А - произвольная точка эллипса с фокусами F1,F2. Тогда касательной к эллипсу, проходящей через точку А, является прямая, содержащая биссектрису угла, смежного с углом F1AF2.»

Далее авторы вводят фокальное свойство эллипса, и рассматривается задача о построении касательной к эллипсу, решить которую предлагается с помощью циркуля и линейки. И в завершении дается лабораторная работа, в которой предлагается учащимся сделать эллипс из листа бумаги.

Последняя кривая, которая предлагается учащимся при изучении данной темы это гипербола. Она вводится аналогично предыдущим кривым: дается определение гиперболы как геометрического места точек, обладающих заданным свойством. Далее предложен способ построения с помощью линейки нити и карандаша. Доказывается теорема о касательной к гиперболе и вводится фокальное свойство гиперболы. В конце изучаемого материала представлена лабораторная работа, которая предлагает способ получения гиперболы из листа бумаги.

После каждой темы предусмотрены задания, которые обеспечат первичное закрепление материала по теме. Так же необходимо отметить, что данный материал является дополнительным (в учебнике он помечен звездочкой) и не обязателен для изучения в школе.

Рассмотрим как вводится понятие кривых второго порядка в учебнике по геометрии за 10-ый класс авторов А.Д. Александрова, А.Л. Вернера, В.И. Рыжика.

Эллипс вводится значительно раньше гиперболы и параболы также, как это делает и И.М. Смирнова, через проекцию окружности на плоскость.

Авторы перечисляют основные свойства кривых второго порядка, но эти свойства не доказываются, а предлагается выполнить доказательство учащимся самостоятельно. В тексте также указанно, что окружность является частным случаем эллипса. Гипербола и парабола вводятся авторами позже во второй главе и даются уже как конические сечения прямого кругового конуса. Там же, во второй главе, доказывается, что эллипс тоже является кривой сечения.

После введения кривых, как кривых сечения авторы объединяет их в один класс «невырожденные» и вводит общее для всех уравнение ax2+2bxy+cy2+dx+eyt=0, из этого уравнения авторы выводят взаимосвязь между параметрами a,b,c,d,e,f и такими фигурами как гипербола, эллипс, парабола. Указывается место конических сечений в жизни, природе.

Рассмотрим учебник по геометрии под редакцией А.В. Погорелова, 10-11 классы (базовый и профильный уровень)