解析几何易错题(教师版)

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解析几何易错题练习例1 求过点(2,1)且与两坐标所围成的三角形面积为4的直线方程。

错解:设所求直线方程为1=+bya x 。

∵(2,1)在直线上,∴112=+ba , ①又4ab 21=,即ab = 8 , ② 由①、②得a = 4,b = 2。

故所求直线方程为x + 2 y = 4 。

剖析:本题的“陷阱”是直线与两坐标轴所围成的三角形面积的表示。

上述解法中,由于对截距概念模糊不清,误将直线在x 轴和y 轴上的截距作距离使用而掉入“陷阱”。

事实上,直线与两坐标轴所围成的三角形面积为21b a ,而不是21ab 。

故所求直线方程应为:x + 2 y = 4,或(2+1)x - 2(2-1)y – 4 = 0,或(2- 1)x - 2(2+1)y +4 = 0。

例2 已知三角形的三个顶点为A (6,3),B (9,3),C (3,6),求∠A 。

错解:∵ k AB = 0 ,k AC =6336-- = -1,∴ tan ∠A=AB AC AC k k k k ⋅+-1AB =)1(01)1(0-⋅+--=1.又0<∠A <1800,∴ ∠A=450。

剖析:本题的“陷阱”是公式的选取,上述解法中把“到角”与“夹角”的概念混为一谈,错误地选用了夹角公式。

事实上,所求角应是直线AB 到AC (注意:AC 到AB )的角。

因此,∴ tan ∠A=ABAC ABAC k k k k ⋅+-1= - 1,∠A=1350。

例3 求过点A (-4,2)且与x 轴的交点到(1,0)的距离是5的直线方程。

错解:设直线斜率为k ,其方程为y – 2 = k (x + 4),则与x 轴的交点为(-4-k2,0), ∴5124=---k ,解得k = -51。

故所求直线的方程为x + 5y – 6 = 0 。

剖析:题中仅考虑了斜率存在的情况,忽视了斜率不存在的情况,即经过A 且垂直于x 轴的直线,落入“陷阱”。

其实x = - 4也符合题意。

例4 求过点(1,1)且横、纵截距相等的直线方程。

错解:设所求方程为1=+aya x ,将(1,1)代入得a = 2, 从而得所求直线方程为x + y – 2 = 0。

剖析:上述错解所设方程为1=+aya x ,其中不含横、纵截距为0的特殊情形,事实上,横、纵截距为0且过点(1,1)的直线y = x 也符合条件。

例5 已知圆的方程为x 2 + y 2 + ax + 2y + a 2 = 0 ,一定点为A (1,2),要使过A 点作圆的切线有两条,求a 的取值范围。

错解:将圆的方程配方得: ( x + 2a )2 + ( y + 1 )2= 4342a -。

∵其圆心坐标为C (-2a,-1),半径r =4342a -。

当点A 在圆外时,过点A 可作圆的两条切线,则AC > r 。

即22)12()21(+++a >4342a -。

即a 2 + a + 9 > 0,解得a ∈R 。

剖析:本题的“陷阱”是方程x 2 + y 2 + ax + 2y + a 2= 0表示圆的充要条件,上述解法仅由条件得出AC > r ,即a 2 + a + 9 > 0,却忽视了a 的另一制约条件4 – 3 a 2 > 0。

事实上,由a 2 + a + 9 > 0及4 – 3 a 2 > 0可得a 的取值范围是(332,332-)。

例6 已知直线L :y = x + b 与曲线C :y =21x -有两个公共点,求实线b 的取值范围。

错解:由⎪⎩⎪⎨⎧21,x y b x y -=+=消去x 得:2y 2 - 2by + b 2 – 1 = 0。

( * )∵ L 与曲线C 有两个公共点, ∴ ∆= 4b 2 – 8 ( b 2 -1 ) > 0,解得-2<b <2 剖析:上述解法忽视了方程y =21x -中y ≥ 0 ,- 1 ≤ x ≤ 1这一限制条件,得出了错误的结论。

事实上,曲线C 和直线L 有两个公共点等价于方程(*)有两个不等的非负实根。

⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧≥-=>=+>=∆021022b --y y 0 1)-8(b -4b 2212221b y y 解得1≤ b ≤2。

例7 等腰三角形顶点是A (4,2),底边的一个端点是B (3,5),求另一个端点C 的轨迹方程。

错解:设另一个端点的坐标为( x ,y ),依题意有:AC =AB ,即:22)2()4(-+-y x =22)52()34(-+-∴ (x - 4)2 + (y - 2) 2 = 10即为C 点的轨迹方程。

这是以A (4,2)为圆心、以为半径的圆。

剖析:因为A 、B 、C 三点为三角形三个顶点,所以A 、B 、C 三点不共线,即B 、C 不能重合,且不能为圆A 一直径的两个端点,这正是解题后没有对轨迹进行检验,出现增解,造成的解题错误。

事实上,C 点的坐标须满足⎩⎨⎧≠≠53y x ,且⎪⎩⎪⎨⎧≠+≠+225423y x ,故端点C 的轨迹方程应为(x - 4)2 + ( y-2 )2 = 10 ( x ≠3,y ≠5;x ≠5,y ≠-1)。

它表示以(4,2)为圆心,以10为半径的圆,除去(3,5)(5,-1)两点。

例8 已知正方形ABCD 对角线AC 所在直线方程为x y = .抛物线c bx x x f ++=2)(过B ,D 两点(1)若正方形中心M 为(2,2)时,求点N (b,c)的轨迹方程。

(2)求证方程x x f =)(的两实根1x ,2x 满足2||21>-x x 解答:(1)设(2,2),(2,2),0B s s D s s s +--+≠因为 B,D 在抛物线上 所以222(2)(2)2(2)(2)s S b S c S S b S c ⎧+=-+-+⎨-=++++⎩两式相减得 282s s sb =-- 则5b =-代入(1)得2244105s s s s c +=-+-++ 288c s ∴=-< 故点(,)N b c 的方程5(8)x y =-<是一条射线。

(2)设(,),(,)0B t s t s D t s t s s +--+≠同上22()()(1)()()(2)t s t s b t s c t s t s b t s c ⎧+=-+-+⎨-=++++⎩ (1)-(2)得12b t +=-(3) (1)+(2)得22(1)0(4)s b t t c +-++=(3)代入(4)消去t 得2221(1)024b b sc -+=-->得2(1)44b c --> 又()f x x =即2(1)0x b x c +-+=的两根12,x x 满足121x x b +=- 12x x c ∙=222121212||()4(1)44x x x x x x b c ∴-=+-=--> 故12||2x x ->。

易错原因:审题不清,忽略所求轨迹方程的范围。

例9 已知双曲线两焦点12,F F ,其中1F 为21(1)14y x =-++的焦点,两点A (-3,2) B (1,2)都在双曲线上,(1)求点1F 的坐标;(2)求点2F 的轨迹方程,并画出轨迹的草图;(3)若直线y x t =+与2F 的轨迹方程有且只有一个公共点,求实数 t 的取值范围。

解答:(1)由21(1)14y x =-++得:2(1)4(1)x y +=--,故1(1,0)F - (2)设点2(,)F x y ,则又双曲线的定义得1212||||||||||||0AF AF BF BF -=-≠又21||||AF AF ==22||||AF BF ∴=或2211||||||||F A F B AF BF +=+= ∴ 点2F 的轨迹是以,A B 为焦点的椭圆∴10x += 除去点(1,0),(1,4)--或22(1)(2)184x y +-+=除去点 (1,0),(1,4)-- 图略。

(3)联列:2(1)(2)184y x t x y =+⎧⎪⎨+-+=⎪⎩消去y 得22(1)2(2)8x x t +++-= 整理得:223(46)2810x t x t t +-+-+= 当0= 时得3t =±从图可知:(,3(3)t ∈-∞-⋃++∞, 又因为轨迹除去点(1,0),(1,4)-- 所以当直线过点(1,0),(1,4)--时也只有一个交点,即1t =或5(,33)(3,){1,5}t ∴∈-∞⋃+∞⋃ 易错原因:(1)非标准方程求焦点坐标时计算易错;(2)求点2F 的轨迹时易少一种情况;(3)对有且仅有一个交点误认为方程只有一解。

例10 已知圆1:221=+y x O ,圆:2O 091022=+-+x y x 都内切于动圆,试求动圆圆心的轨迹方程。

错解:圆O 2:091022=+-+x y x ,即为16)5(22=+-y x 所以圆O 2的圆心为)0,5(2O ,半径42=r ,而圆1:221=+y x O 的圆心为)0,0(1O ,半径11=r , 设所求动圆圆心M 的坐标为(x,y),半径为r则1||1+=M O r 且4||2+=M O r ,所以3||||21=-M O M O 即3)5(2222=+--+y x y x ,化简得0649801622=+--y x x 即1449)25(22=--y x 为所求动圆圆心的轨迹方程。

剖析:上述解法将||||21M O M O -=3看成3||||||21=-M O M O ,误认为动圆圆心的轨迹为双曲线,这是双曲线的概念不清所致。

事实上,|3|||21=-M O M O 表示动点M 到定点1O 及2O 的距离差为一常数3。

且35||21>=O O ,点M 的轨迹为双曲线右支,方程为)4(1449)25(22≥=--x y x例11 点P 与定点F (2,0)的距离和它到直线x=8的距离比是1:3,求动点P 与定点)3,45(1P 距离的最值。

错解:设动点P(x,y)到直线x=8的距离为d ,则,31||=d PF 即31|8|)2(22=-+-x y x两边平方、整理得29)49()45(222y x +-=1 (1) 由此式可得:222)49()921()45(⨯-=-y x因为221)3()45(||-+-=y x PP 222)3()49()921(-+⨯-=y y161377)24(812++-=y 所以||1PP 15343161377max ==剖析 由上述解题过程知,动点P(x,y)在一椭圆上,由椭圆性质知,椭圆上点的横纵坐标都是有限制的,上述错解在于忽视了223223≤≤-y 这一取值范围,由以上解题过程知,||1P P 的最值可由二次函数在区间上的单调性给予解决 即:当223-=y 时,2233||m ax 1+=PP 例12 已知双曲线)0,0(12222>>=-b a by a x 的离心率e=332, 过点A (b -,0)和B(a,0)的直线与原点的距离为23,直线y=kx+m )0,0(≠≠m k 与该双曲线交于不同两点C 、D ,且C 、D 两点都在以A 为圆心的同一圆上,求m 的取值范围。