方曉玲
圓錐曲線是解析幾何的核心內(nèi)容,也是高考重點考察內(nèi)容.在每年的高考中都占有較大的比例,然而其中也有許多知識點容易混淆或用錯,本文將一些常見的錯誤分類展示出來,期望能增強同學(xué)們防錯的“免疫力”.
一、套用定義,產(chǎn)生錯解
在歷年高考試題中,圓錐曲線的概念是一個必考點.圓錐曲線的定義、焦點坐標(biāo)等,這些是要牢記的知識點,不能混淆.
例1已知雙曲線x216-y29=1上的點P到點(5,0)的距離為8.5,則點P到點(-5,0)的距離是.
錯解設(shè)雙曲線的兩個焦點分別為F1(-5,0),F(xiàn)2(5,0),由雙曲線的定義知|PF1|-|PF2|=8,所以|PF1|=16.5或|PF1|=0.5.故點P到點(-5,0)的距離為16.5或0.5.
剖析由題意知,雙曲線左支上的點到左焦點的最短距離為1,所以|PF1|=0.5不合題意.事實上,在求解此類問題時,應(yīng)靈活運用雙曲線的定義,分析出點P的存在情況,然后再求解.本題中,因左支上的點到右焦點的最短距離為9>8.5,故點P只能在右支上,故|PF1|=16.5.
二、 忽視范圍,造成誤解
在解關(guān)于圓錐曲線的綜合題時,要考慮圓錐曲線本身的范圍,而在進(jìn)行純代數(shù)運算時常常會忽略它.
例2已知實數(shù)x,y滿足x24+y2=1,試求z=(x-1)2+y2的最值.
錯解由x24+y2=1,得y2=1-x24,則有z=(x-1)2+y2=34(x-43)2+23≥23,
所以z的最小值為23,不存在最大值.
剖析圓錐曲線中的橫縱坐標(biāo)存在其本身固有的范圍,求有關(guān)最值時若忽視了這一點,就會出現(xiàn)上述解法中的錯誤,事實上,本題中還應(yīng)考慮到-2≤x≤2,于是可得z的最大值與最小值分別為9與23.
三、盲目互換,形成疵解
在求圓錐曲線方程時,要注意焦點在x軸還是y軸.
例3若雙曲線的漸近線方程為y=±
12x,焦距為10,則此雙曲線的方程為
.
錯解若雙曲線的焦點在x軸上,可設(shè)其標(biāo)準(zhǔn)方程為x2a2-y2b2=1,由a2+b2=(102)2及ba=12可解得a2=20,b2=5,所以此時雙曲線方程為x220-y25=1;若雙曲線的焦點在y軸上,由a2+b2=(102)2及ab=12可解得a2=5,b2=20,得雙曲線的方程為:x25-y220=1.故所求雙曲線方程為x220-y25=1或x25-y220=1.
剖析若雙曲線的焦點在y軸上,則其漸近線方程變?yōu)閥=±abx(不是y=±bax),故應(yīng)為ab=12,此時雙曲線標(biāo)準(zhǔn)方程為y2a2-x2b2=1,結(jié)合a2+b2=(102)2可解得a2=5,b2=20,從而雙曲線方程為y25-x220=1,故正確答案應(yīng)為x220-y25=1或y25-x220=1.
其實這兩解互為共軛雙曲線方程.錯解的原因就是不針對具體情況進(jìn)行認(rèn)真考慮,而只是盲目地簡單互換.
四、考慮不周,導(dǎo)致漏解
在將方程變形時應(yīng)注意范圍的變化,這樣才不會出錯.
例4設(shè)橢圓的中心是坐標(biāo)原點,長軸
在x軸上,離心率e=32,已知點P(0,32)到這個橢圓上點的最遠(yuǎn)距離是7,求這個橢圓的方程.
錯解依題意可設(shè)橢圓方程為:x2a2+y2b2=1(a>b>0).
由e2=c2a2=a2-b2a2=1-b2a2=34, ∴b2a2=14,即a=2b.
設(shè)橢圓上的點(x,y)到點P的距離為d,則
d2=x2+(y-32)2=a2(1-y2b2)+y2-3y+94=-3(y+12)2+4b2+3
當(dāng)y=-12時,d2有最大值,從而d也有最大值,∴4b2+3=(7)2.解得a2=4,b2=1.
于是,所求橢圓的方程為x24+y2=1.
剖析盡管上面的解法的最后結(jié)果是正確的,但這種解法卻是錯誤的,結(jié)果正確只是碰巧而已,當(dāng)y=-12時,d2有最大值,這步推理是錯誤的,沒有考慮y的取值范圍.事實上,由于點(x,y)在橢圓上,∴-b≤y≤b,因此,在求d2的最大值時,應(yīng)分類討論如下:
若-12<-b<0,即0
當(dāng)y=-b時,d2取最大值,此時的d是點P(0,32)與橢圓和y軸負(fù)半軸交點的距離,由d2=|32+b|=7,得b=-32±7,這與0
若-b≤-12,即b≥12時,當(dāng)y=-12時,d2取最大值. ∴由4b2+3=7得b2=1,a2=4.于是,所求橢圓的方程為x24+y2=1.
綜上兩種情況,所求橢圓的方程為:x24+y2=1.
五、忽視隱含,引起增解
在解關(guān)于圓錐曲線的綜合題或運用圓錐曲線性質(zhì)時,要注意一些隱藏條件,避免出現(xiàn)增解.
例5 (人教A版(選修2-1)第62頁B組第4題)已知雙曲線x2-y22=1,過點A(1,1)能否作直線l,使l與雙曲線交于P、Q兩點,且點A是線段PQ的中點?若存在,求出直線l的方程;若不存在,說明理由.
錯解一假設(shè)存在直線l,設(shè)其方程為y-1=k(x-1),
由y-1=k(x-1)x2-y22=1整理得(2-k2)x2+2k(k-1)x-k2+2k-3=0
設(shè)P(x1,y1),Q(x2,y2),則由x1+x2=2k(k-1)k2-2得:k(k-1)k2-2=1,可得k=2.
故直線l存在,其方程為y-1=2(x-1),即2x-y-1=0.
錯解二假設(shè)滿足題設(shè)的直線l存在,并設(shè)P(x1,y1),Q(x2,y2).
則x21-y212=1x22-y222=1兩式相減得:(x1+x2)(x1-x2)-(y1+y2)(y1-y2)2=0
∵x1+x22=1,y1+y22=1,∴kl=y1-y2x1-x2=2(x1+x2)y1+y2=2.
于是直線l存在,其方程為y-1=2(x-1),即2x-y-1=0.
剖析以上兩種解法出錯的原因都在于忽視了隱含條件“直線l與雙曲線有兩個交點”,故應(yīng)該還有限制條件: Δ=4k2(k-1)2-4(2-k2)(-k2+2k-3)>0
得k<32,顯然符合題設(shè)的直線l不存在.
追本溯源關(guān)于中點問題一般可以采用兩種方法解決:(1)聯(lián)立方程組,消元,利用根與系數(shù)的關(guān)系進(jìn)行設(shè)而不解,從而簡化運算解題;(2)利用“點差法”求出與中點、斜率有關(guān)的式子,進(jìn)而求解.不管應(yīng)用何種方法都必須注意判別式Δ的限制.因為對于圓、橢圓這種封閉的曲線,以其內(nèi)部一點為中點的弦是存在的,而對于雙曲線,這樣的弦就不一定存在,故求出直線的斜率k值后需用判別式判定此時直線是否與雙曲線有交點.
跟蹤練習(xí)
1.在△ABC中,BC=4,2sinC=sinA+2sinB,求頂點A的軌跡方程.
正解以直線BC為x軸,線段BC的中垂線為y軸建立直角坐標(biāo)系.
∵|BC|=4,∴B(-2,0),C(2,0),由2sinC=2sinB+sinA,利用正弦定理可得:2|AB|=|BC|+2|AC|,即|AB|-|AC|=12|BC|=2<4,即點A到點B的距離與點A到點C的距離之差是常數(shù)2. 由雙曲線定義可知,點A的軌跡是以B,C為焦點的雙曲線的右支(除頂點),其
中2a=2,∴a=1,
圓錐曲線是解析幾何的核心內(nèi)容,也是高考重點考察內(nèi)容.在每年的高考中都占有較大的比例,然而其中也有許多知識點容易混淆或用錯,本文將一些常見的錯誤分類展示出來,期望能增強同學(xué)們防錯的“免疫力”.
一、套用定義,產(chǎn)生錯解
在歷年高考試題中,圓錐曲線的概念是一個必考點.圓錐曲線的定義、焦點坐標(biāo)等,這些是要牢記的知識點,不能混淆.
例1已知雙曲線x216-y29=1上的點P到點(5,0)的距離為8.5,則點P到點(-5,0)的距離是.
錯解設(shè)雙曲線的兩個焦點分別為F1(-5,0),F(xiàn)2(5,0),由雙曲線的定義知|PF1|-|PF2|=8,所以|PF1|=16.5或|PF1|=0.5.故點P到點(-5,0)的距離為16.5或0.5.
剖析由題意知,雙曲線左支上的點到左焦點的最短距離為1,所以|PF1|=0.5不合題意.事實上,在求解此類問題時,應(yīng)靈活運用雙曲線的定義,分析出點P的存在情況,然后再求解.本題中,因左支上的點到右焦點的最短距離為9>8.5,故點P只能在右支上,故|PF1|=16.5.
二、 忽視范圍,造成誤解
在解關(guān)于圓錐曲線的綜合題時,要考慮圓錐曲線本身的范圍,而在進(jìn)行純代數(shù)運算時常常會忽略它.
例2已知實數(shù)x,y滿足x24+y2=1,試求z=(x-1)2+y2的最值.
錯解由x24+y2=1,得y2=1-x24,則有z=(x-1)2+y2=34(x-43)2+23≥23,
所以z的最小值為23,不存在最大值.
剖析圓錐曲線中的橫縱坐標(biāo)存在其本身固有的范圍,求有關(guān)最值時若忽視了這一點,就會出現(xiàn)上述解法中的錯誤,事實上,本題中還應(yīng)考慮到-2≤x≤2,于是可得z的最大值與最小值分別為9與23.
三、盲目互換,形成疵解
在求圓錐曲線方程時,要注意焦點在x軸還是y軸.
例3若雙曲線的漸近線方程為y=±
12x,焦距為10,則此雙曲線的方程為
.
錯解若雙曲線的焦點在x軸上,可設(shè)其標(biāo)準(zhǔn)方程為x2a2-y2b2=1,由a2+b2=(102)2及ba=12可解得a2=20,b2=5,所以此時雙曲線方程為x220-y25=1;若雙曲線的焦點在y軸上,由a2+b2=(102)2及ab=12可解得a2=5,b2=20,得雙曲線的方程為:x25-y220=1.故所求雙曲線方程為x220-y25=1或x25-y220=1.
剖析若雙曲線的焦點在y軸上,則其漸近線方程變?yōu)閥=±abx(不是y=±bax),故應(yīng)為ab=12,此時雙曲線標(biāo)準(zhǔn)方程為y2a2-x2b2=1,結(jié)合a2+b2=(102)2可解得a2=5,b2=20,從而雙曲線方程為y25-x220=1,故正確答案應(yīng)為x220-y25=1或y25-x220=1.
其實這兩解互為共軛雙曲線方程.錯解的原因就是不針對具體情況進(jìn)行認(rèn)真考慮,而只是盲目地簡單互換.
四、考慮不周,導(dǎo)致漏解
在將方程變形時應(yīng)注意范圍的變化,這樣才不會出錯.
例4設(shè)橢圓的中心是坐標(biāo)原點,長軸
在x軸上,離心率e=32,已知點P(0,32)到這個橢圓上點的最遠(yuǎn)距離是7,求這個橢圓的方程.
錯解依題意可設(shè)橢圓方程為:x2a2+y2b2=1(a>b>0).
由e2=c2a2=a2-b2a2=1-b2a2=34, ∴b2a2=14,即a=2b.
設(shè)橢圓上的點(x,y)到點P的距離為d,則
d2=x2+(y-32)2=a2(1-y2b2)+y2-3y+94=-3(y+12)2+4b2+3
當(dāng)y=-12時,d2有最大值,從而d也有最大值,∴4b2+3=(7)2.解得a2=4,b2=1.
于是,所求橢圓的方程為x24+y2=1.
剖析盡管上面的解法的最后結(jié)果是正確的,但這種解法卻是錯誤的,結(jié)果正確只是碰巧而已,當(dāng)y=-12時,d2有最大值,這步推理是錯誤的,沒有考慮y的取值范圍.事實上,由于點(x,y)在橢圓上,∴-b≤y≤b,因此,在求d2的最大值時,應(yīng)分類討論如下:
若-12<-b<0,即0
當(dāng)y=-b時,d2取最大值,此時的d是點P(0,32)與橢圓和y軸負(fù)半軸交點的距離,由d2=|32+b|=7,得b=-32±7,這與0
若-b≤-12,即b≥12時,當(dāng)y=-12時,d2取最大值. ∴由4b2+3=7得b2=1,a2=4.于是,所求橢圓的方程為x24+y2=1.
綜上兩種情況,所求橢圓的方程為:x24+y2=1.
五、忽視隱含,引起增解
在解關(guān)于圓錐曲線的綜合題或運用圓錐曲線性質(zhì)時,要注意一些隱藏條件,避免出現(xiàn)增解.
例5 (人教A版(選修2-1)第62頁B組第4題)已知雙曲線x2-y22=1,過點A(1,1)能否作直線l,使l與雙曲線交于P、Q兩點,且點A是線段PQ的中點?若存在,求出直線l的方程;若不存在,說明理由.
錯解一假設(shè)存在直線l,設(shè)其方程為y-1=k(x-1),
由y-1=k(x-1)x2-y22=1整理得(2-k2)x2+2k(k-1)x-k2+2k-3=0
設(shè)P(x1,y1),Q(x2,y2),則由x1+x2=2k(k-1)k2-2得:k(k-1)k2-2=1,可得k=2.
故直線l存在,其方程為y-1=2(x-1),即2x-y-1=0.
錯解二假設(shè)滿足題設(shè)的直線l存在,并設(shè)P(x1,y1),Q(x2,y2).
則x21-y212=1x22-y222=1兩式相減得:(x1+x2)(x1-x2)-(y1+y2)(y1-y2)2=0
∵x1+x22=1,y1+y22=1,∴kl=y1-y2x1-x2=2(x1+x2)y1+y2=2.
于是直線l存在,其方程為y-1=2(x-1),即2x-y-1=0.
剖析以上兩種解法出錯的原因都在于忽視了隱含條件“直線l與雙曲線有兩個交點”,故應(yīng)該還有限制條件: Δ=4k2(k-1)2-4(2-k2)(-k2+2k-3)>0
得k<32,顯然符合題設(shè)的直線l不存在.
追本溯源關(guān)于中點問題一般可以采用兩種方法解決:(1)聯(lián)立方程組,消元,利用根與系數(shù)的關(guān)系進(jìn)行設(shè)而不解,從而簡化運算解題;(2)利用“點差法”求出與中點、斜率有關(guān)的式子,進(jìn)而求解.不管應(yīng)用何種方法都必須注意判別式Δ的限制.因為對于圓、橢圓這種封閉的曲線,以其內(nèi)部一點為中點的弦是存在的,而對于雙曲線,這樣的弦就不一定存在,故求出直線的斜率k值后需用判別式判定此時直線是否與雙曲線有交點.
跟蹤練習(xí)
1.在△ABC中,BC=4,2sinC=sinA+2sinB,求頂點A的軌跡方程.
正解以直線BC為x軸,線段BC的中垂線為y軸建立直角坐標(biāo)系.
∵|BC|=4,∴B(-2,0),C(2,0),由2sinC=2sinB+sinA,利用正弦定理可得:2|AB|=|BC|+2|AC|,即|AB|-|AC|=12|BC|=2<4,即點A到點B的距離與點A到點C的距離之差是常數(shù)2. 由雙曲線定義可知,點A的軌跡是以B,C為焦點的雙曲線的右支(除頂點),其
中2a=2,∴a=1,
圓錐曲線是解析幾何的核心內(nèi)容,也是高考重點考察內(nèi)容.在每年的高考中都占有較大的比例,然而其中也有許多知識點容易混淆或用錯,本文將一些常見的錯誤分類展示出來,期望能增強同學(xué)們防錯的“免疫力”.
一、套用定義,產(chǎn)生錯解
在歷年高考試題中,圓錐曲線的概念是一個必考點.圓錐曲線的定義、焦點坐標(biāo)等,這些是要牢記的知識點,不能混淆.
例1已知雙曲線x216-y29=1上的點P到點(5,0)的距離為8.5,則點P到點(-5,0)的距離是.
錯解設(shè)雙曲線的兩個焦點分別為F1(-5,0),F(xiàn)2(5,0),由雙曲線的定義知|PF1|-|PF2|=8,所以|PF1|=16.5或|PF1|=0.5.故點P到點(-5,0)的距離為16.5或0.5.
剖析由題意知,雙曲線左支上的點到左焦點的最短距離為1,所以|PF1|=0.5不合題意.事實上,在求解此類問題時,應(yīng)靈活運用雙曲線的定義,分析出點P的存在情況,然后再求解.本題中,因左支上的點到右焦點的最短距離為9>8.5,故點P只能在右支上,故|PF1|=16.5.
二、 忽視范圍,造成誤解
在解關(guān)于圓錐曲線的綜合題時,要考慮圓錐曲線本身的范圍,而在進(jìn)行純代數(shù)運算時常常會忽略它.
例2已知實數(shù)x,y滿足x24+y2=1,試求z=(x-1)2+y2的最值.
錯解由x24+y2=1,得y2=1-x24,則有z=(x-1)2+y2=34(x-43)2+23≥23,
所以z的最小值為23,不存在最大值.
剖析圓錐曲線中的橫縱坐標(biāo)存在其本身固有的范圍,求有關(guān)最值時若忽視了這一點,就會出現(xiàn)上述解法中的錯誤,事實上,本題中還應(yīng)考慮到-2≤x≤2,于是可得z的最大值與最小值分別為9與23.
三、盲目互換,形成疵解
在求圓錐曲線方程時,要注意焦點在x軸還是y軸.
例3若雙曲線的漸近線方程為y=±
12x,焦距為10,則此雙曲線的方程為
.
錯解若雙曲線的焦點在x軸上,可設(shè)其標(biāo)準(zhǔn)方程為x2a2-y2b2=1,由a2+b2=(102)2及ba=12可解得a2=20,b2=5,所以此時雙曲線方程為x220-y25=1;若雙曲線的焦點在y軸上,由a2+b2=(102)2及ab=12可解得a2=5,b2=20,得雙曲線的方程為:x25-y220=1.故所求雙曲線方程為x220-y25=1或x25-y220=1.
剖析若雙曲線的焦點在y軸上,則其漸近線方程變?yōu)閥=±abx(不是y=±bax),故應(yīng)為ab=12,此時雙曲線標(biāo)準(zhǔn)方程為y2a2-x2b2=1,結(jié)合a2+b2=(102)2可解得a2=5,b2=20,從而雙曲線方程為y25-x220=1,故正確答案應(yīng)為x220-y25=1或y25-x220=1.
其實這兩解互為共軛雙曲線方程.錯解的原因就是不針對具體情況進(jìn)行認(rèn)真考慮,而只是盲目地簡單互換.
四、考慮不周,導(dǎo)致漏解
在將方程變形時應(yīng)注意范圍的變化,這樣才不會出錯.
例4設(shè)橢圓的中心是坐標(biāo)原點,長軸
在x軸上,離心率e=32,已知點P(0,32)到這個橢圓上點的最遠(yuǎn)距離是7,求這個橢圓的方程.
錯解依題意可設(shè)橢圓方程為:x2a2+y2b2=1(a>b>0).
由e2=c2a2=a2-b2a2=1-b2a2=34, ∴b2a2=14,即a=2b.
設(shè)橢圓上的點(x,y)到點P的距離為d,則
d2=x2+(y-32)2=a2(1-y2b2)+y2-3y+94=-3(y+12)2+4b2+3
當(dāng)y=-12時,d2有最大值,從而d也有最大值,∴4b2+3=(7)2.解得a2=4,b2=1.
于是,所求橢圓的方程為x24+y2=1.
剖析盡管上面的解法的最后結(jié)果是正確的,但這種解法卻是錯誤的,結(jié)果正確只是碰巧而已,當(dāng)y=-12時,d2有最大值,這步推理是錯誤的,沒有考慮y的取值范圍.事實上,由于點(x,y)在橢圓上,∴-b≤y≤b,因此,在求d2的最大值時,應(yīng)分類討論如下:
若-12<-b<0,即0
當(dāng)y=-b時,d2取最大值,此時的d是點P(0,32)與橢圓和y軸負(fù)半軸交點的距離,由d2=|32+b|=7,得b=-32±7,這與0
若-b≤-12,即b≥12時,當(dāng)y=-12時,d2取最大值. ∴由4b2+3=7得b2=1,a2=4.于是,所求橢圓的方程為x24+y2=1.
綜上兩種情況,所求橢圓的方程為:x24+y2=1.
五、忽視隱含,引起增解
在解關(guān)于圓錐曲線的綜合題或運用圓錐曲線性質(zhì)時,要注意一些隱藏條件,避免出現(xiàn)增解.
例5 (人教A版(選修2-1)第62頁B組第4題)已知雙曲線x2-y22=1,過點A(1,1)能否作直線l,使l與雙曲線交于P、Q兩點,且點A是線段PQ的中點?若存在,求出直線l的方程;若不存在,說明理由.
錯解一假設(shè)存在直線l,設(shè)其方程為y-1=k(x-1),
由y-1=k(x-1)x2-y22=1整理得(2-k2)x2+2k(k-1)x-k2+2k-3=0
設(shè)P(x1,y1),Q(x2,y2),則由x1+x2=2k(k-1)k2-2得:k(k-1)k2-2=1,可得k=2.
故直線l存在,其方程為y-1=2(x-1),即2x-y-1=0.
錯解二假設(shè)滿足題設(shè)的直線l存在,并設(shè)P(x1,y1),Q(x2,y2).
則x21-y212=1x22-y222=1兩式相減得:(x1+x2)(x1-x2)-(y1+y2)(y1-y2)2=0
∵x1+x22=1,y1+y22=1,∴kl=y1-y2x1-x2=2(x1+x2)y1+y2=2.
于是直線l存在,其方程為y-1=2(x-1),即2x-y-1=0.
剖析以上兩種解法出錯的原因都在于忽視了隱含條件“直線l與雙曲線有兩個交點”,故應(yīng)該還有限制條件: Δ=4k2(k-1)2-4(2-k2)(-k2+2k-3)>0
得k<32,顯然符合題設(shè)的直線l不存在.
追本溯源關(guān)于中點問題一般可以采用兩種方法解決:(1)聯(lián)立方程組,消元,利用根與系數(shù)的關(guān)系進(jìn)行設(shè)而不解,從而簡化運算解題;(2)利用“點差法”求出與中點、斜率有關(guān)的式子,進(jìn)而求解.不管應(yīng)用何種方法都必須注意判別式Δ的限制.因為對于圓、橢圓這種封閉的曲線,以其內(nèi)部一點為中點的弦是存在的,而對于雙曲線,這樣的弦就不一定存在,故求出直線的斜率k值后需用判別式判定此時直線是否與雙曲線有交點.
跟蹤練習(xí)
1.在△ABC中,BC=4,2sinC=sinA+2sinB,求頂點A的軌跡方程.
正解以直線BC為x軸,線段BC的中垂線為y軸建立直角坐標(biāo)系.
∵|BC|=4,∴B(-2,0),C(2,0),由2sinC=2sinB+sinA,利用正弦定理可得:2|AB|=|BC|+2|AC|,即|AB|-|AC|=12|BC|=2<4,即點A到點B的距離與點A到點C的距離之差是常數(shù)2. 由雙曲線定義可知,點A的軌跡是以B,C為焦點的雙曲線的右支(除頂點),其
中2a=2,∴a=1,