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《平面解析幾何》易錯題剖析

2015-12-09 18:20顧華
中學課程輔導高考版·學生版 2015年12期
關(guān)鍵詞:錯因所求過點

平面解析幾何是高中數(shù)學的主要知識模塊,也是高考考查的重點知識之一,所涉及的知識甚多,同時易錯點也非常多.在高三復習中,如能在這些易錯點上,強化正誤辨析意識,就會加強訓練的針對性,提高復習效率.本文意在從剖析解析幾何的常見錯誤出發(fā),為同學們在以后的平面解析幾何復習中防微杜漸,起拋磚引玉之用.

易錯點一:基本概念理解偏差致錯

例1 (1)過點(2,1)且與兩坐標所圍成的三角形面積為4的直線方程 ;

(2)已知定圓F1:(x+5)2+y2=1,圓F2:(x-5)2+y2=16,動圓M與定圓F1,F(xiàn)2都外切,求動圓圓心的軌跡方程.

錯解:(1)中設所求直線方程為xa+yb=1,由(2,1)在直線上得2a+1b=1及ab=8得a=4,b=2,

故所求直線方程為x+2y=4.

(2)由F1:(x+5)2+y2=1,F(xiàn)2:(x-5)2+y2=16,設圓M半徑為r,則MF1=1+r,MF2=4+r,

故MF2-MF1=3<|F1F2|=10,知M的軌跡是以F1,F(xiàn)2為焦點的雙曲線,且2a=3,a=32,c=5;b2=c2-a2=914,故M的軌跡方程為:x294-y2914=1.

錯因分析:(1)截距概念模糊不清,誤將直線在x軸和y軸上的截距作距離使用而掉入“陷阱”.事實上,直線與兩坐標軸所圍成的三角形面積為12|a||b|,而不是12ab.

(2)上述解法將MF2-MF1=3看成|MF1-MF2|=3,誤認為動圓圓心的軌跡為雙曲線,這是雙曲線的概念不清所致.

正解:(1)所求直線方程應為:x+2y=4,或(2+1)x-2(2-1)y-4=0,

或(2-1)x-2(2+1)y+4=0.

(2)應在上述解法中添加:由于MF2-MF1=3,知MF2>MF1,點M的軌跡是雙曲線的左支,

故M的軌跡方程為:x294-y2914=1(x≤-32).

評注:“距離”與“截距”、圓錐曲線的定義、兩直線夾角與到角等基本概念,看似基礎(chǔ),實則涉及到一類問題的本質(zhì),若理解入陷阱,易致錯.

易錯點二:知識掌握不重細節(jié),忽視實際條件致錯

例2 過點A(-4,2)且與x軸的交點到(1,0)的距離是5的直線方程 .

錯解:設直線斜率為k,其方程為y-2=k(x+4),則與x軸的交點為(-4-2k,0).

∴|-4-2k-1|=5,解得k=-15.故所求直線的方程為x+5y-6=0.

錯因分析:題中僅考慮了斜率存在的情況,忽視了斜率不存在的情況,即經(jīng)過A且垂直于x軸的直線,落入“陷阱”,其實x=-4也符合題意.

正解:x+5y-6=0或x=-4.

評注:在直線方程的五種形式中,每種形式都有其適用條件,忽視斜率不存在的情況,是很多同學常犯的錯誤.

易錯點三:審題不清,條件審視不全致錯

例3 (1)過點(1,1)且橫、縱截距相等的直線方程 ;

(2)已知圓的方程為x2+y2+ax+2y+a2=0,一定點為A(1,2),要使過A點作圓的切線有兩條,求a的取值范圍.

錯解:(1)設所求方程為xa+ya=1,將(1,1)代入得a=2,得直線方程為x+y-2=0.

(2)將圓的方程配方得:

(x+a2)2+(y+1)2=4-3a24.

∵其圓心坐標為C(-a2,-1),半徑r=4-3a24,當點A在圓外時,過點A可作圓的兩條切線,則|AC|>r,

即(1+a2)2+(2+1)2>4-3a24.即a2+a+9>0,解得a∈R.

錯因分析:(1)上述錯解所設方程為xa+ya=1,其中不含橫、縱截距為0的特殊情形,事實上,橫、縱截距為0且過點(1,1)的直線y=x也符合條件,典型的審題不全致錯!

(2)本題的“陷阱”是方程x2+y2+ax+2y+a2=0表示圓的充要條件,上述解法僅由條件得出|AC|>r,卻忽視了a的另一制約條件4-3a2>0.

正解:(1)x+y-2=0;x-y=0.

(2)圓方程為(x+a2)2+(y+1)2=4-3a24,

由a2+a+9>0及4-3a2>0可得a的取值范圍是(-233,233).

評注:審題的關(guān)鍵環(huán)節(jié)挖掘問題的隱含條件,理清條件間錯綜復雜的關(guān)系.審題不清,是解析幾何解題的大忌!

易錯點四:過分偏重技巧、忽視本質(zhì)致錯

例4 已知雙曲線x2-y22=1,問過點A(1,1)能否作直線l,使l與雙曲線交于P、Q兩點,并且A為線段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:假設符合題意的直線l存在,并設P(x1,y1)、Q(x2,y2),

則x21-y212=1(1)x22-y222=1(2)

(1)-(2)得(x1-x2)(x1+x2)=12(y1-y2)(y1+y2) (3)

因為A(1,1)為線段PQ的中點,

所以x1+x2=2(4)y1+y2=2(5)

將(4)、(5)代入(3)得x1-x2=12(y1-y2),若x1≠x2,則直線l的斜率k=y1-y2x1-x2=2,

所以符合題設條件的直線l存在,其方程為2x-y-1=0.

錯因分析:(3)式成立的前提下,由(4)、(5)兩式可推出(6)式,這是很多同學都十分熟悉的“點差法”.這種“設而不求”的解題技巧雖簡化了解題過程,但忽視了大前提:必需兩根都存在,要用判別式去檢驗!

正解:應在上述解題的基礎(chǔ)上,

再由y=2x-1x2-y22=1得2x2-4x+3=0,

根據(jù)Δ=-8<0,

說明所求直線不存在.

評注:在研究直線與圓錐曲線的位置關(guān)系時,通過聯(lián)立方程組,用判別式來判別解的情況是前提.一些技巧性的解法,雖簡化了過程,但忽視了本質(zhì),易致錯.

易錯點五:錯在解析幾何,根在函數(shù)與方程,數(shù)據(jù)處理方法致錯

例5 過點A(0,1),B(4,m)且與x軸相切的圓有且只有一個,求實數(shù)m的值和這個圓的方程.

錯解:設所求圓的方程為(x-a)2+(y-b)2=r2(r>0),其中r2=b2.

將A,B的坐標代入,

得a2+1-2b=0a2-8a+16+m2-2mb=0,

消去b得(1-m)a2-8a+m2-m+16=0 (),由題設知方程()只有一解.

故此關(guān)于a的一元二次方程

Δ=64-4(1-m)(m2-m+16)=0,

即:m(m2-2m+17)=0,所以m=0,此時a=4,b=172,

故所求方程為(x-4)2+(y-172)2=(172)2.

錯因分析:(1-m)a2-8a+m2-m+16=0只有一解時,忽視m=1,方程是一元一次方程,也是一解!用方程手段處理解析幾何問題時,二次項系數(shù)含參數(shù)時,不考慮其能否為零,是致錯的根本原因.

正解:應在上述解題過程中加條件m≠1.

再補充:當m=1時,方程()只有一解.此時a=2,b=52,

故所求方程為(x-2)2+(y-52)2=(52)2.

評注:解析幾何的本質(zhì)是用代數(shù)的方法研究平面幾何問題,往往對常見代數(shù)問題處理能力和手段會直接影響解析幾何問題的解決,從而產(chǎn)生“錯在解析幾何,根在函數(shù)與方程”的現(xiàn)象.

上面談及的問題和所舉例題,只是解析幾何中部分常見錯誤.整個高三一輪復習是一個見微知漸的過程,希望通過錯誤的剖析引導同學辨析正誤.而產(chǎn)生錯誤的最根本原因是基礎(chǔ)掌握不牢,概念理解不透,對基本方法一知半解.故在解析幾何的復習中,狠抓三基,不斷對相應題型作出歸納總結(jié),定能取得不俗效果!

(作者:顧華,江蘇省海門中學)

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