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圆锥曲线常见错误归类剖析

时间:2024-05-09

方晓玲

圆锥曲线是解析几何的核心内容,也是高考重点考察内容.在每年的高考中都占有较大的比例,然而其中也有许多知识点容易混淆或用错,本文将一些常见的错误分类展示出来,期望能增强同学们防错的“免疫力”.

一、套用定义,产生错解

在历年高考试题中,圆锥曲线的概念是一个必考点.圆锥曲线的定义、焦点坐标等,这些是要牢记的知识点,不能混淆.

例1已知双曲线x216-y29=1上的点P到点(5,0)的距离为8.5,则点P到点(-5,0)的距离是.

错解设双曲线的两个焦点分别为F1(-5,0),F2(5,0),由双曲线的定义知|PF1|-|PF2|=8,所以|PF1|=16.5或|PF1|=0.5.故点P到点(-5,0)的距离为16.5或0.5.

剖析由题意知,双曲线左支上的点到左焦点的最短距离为1,所以|PF1|=0.5不合题意.事实上,在求解此类问题时,应灵活运用双曲线的定义,分析出点P的存在情况,然后再求解.本题中,因左支上的点到右焦点的最短距离为9>8.5,故点P只能在右支上,故|PF1|=16.5.

二、 忽视范围,造成误解

在解关于圆锥曲线的综合题时,要考虑圆锥曲线本身的范围,而在进行纯代数运算时常常会忽略它.

例2已知实数x,y满足x24+y2=1,试求z=(x-1)2+y2的最值.

错解由x24+y2=1,得y2=1-x24,则有z=(x-1)2+y2=34(x-43)2+23≥23,

所以z的最小值为23,不存在最大值.

剖析圆锥曲线中的横纵坐标存在其本身固有的范围,求有关最值时若忽视了这一点,就会出现上述解法中的错误,事实上,本题中还应考虑到-2≤x≤2,于是可得z的最大值与最小值分别为9与23.

三、盲目互换,形成疵解

在求圆锥曲线方程时,要注意焦点在x轴还是y轴.

例3若双曲线的渐近线方程为y=±

12x,焦距为10,则此双曲线的方程为

.

错解若双曲线的焦点在x轴上,可设其标准方程为x2a2-y2b2=1,由a2+b2=(102)2及ba=12可解得a2=20,b2=5,所以此时双曲线方程为x220-y25=1;若双曲线的焦点在y轴上,由a2+b2=(102)2及ab=12可解得a2=5,b2=20,得双曲线的方程为:x25-y220=1.故所求双曲线方程为x220-y25=1或x25-y220=1.

剖析若双曲线的焦点在y轴上,则其渐近线方程变为y=±abx(不是y=±bax),故应为ab=12,此时双曲线标准方程为y2a2-x2b2=1,结合a2+b2=(102)2可解得a2=5,b2=20,从而双曲线方程为y25-x220=1,故正确答案应为x220-y25=1或y25-x220=1.

其实这两解互为共轭双曲线方程.错解的原因就是不针对具体情况进行认真考虑,而只是盲目地简单互换.

四、考虑不周,导致漏解

在将方程变形时应注意范围的变化,这样才不会出错.

例4设椭圆的中心是坐标原点,长轴

在x轴上,离心率e=32,已知点P(0,32)到这个椭圆上点的最远距离是7,求这个椭圆的方程.

错解依题意可设椭圆方程为:x2a2+y2b2=1(a>b>0).

由e2=c2a2=a2-b2a2=1-b2a2=34, ∴b2a2=14,即a=2b.

设椭圆上的点(x,y)到点P的距离为d,则

d2=x2+(y-32)2=a2(1-y2b2)+y2-3y+94=-3(y+12)2+4b2+3

当y=-12时,d2有最大值,从而d也有最大值,∴4b2+3=(7)2.解得a2=4,b2=1.

于是,所求椭圆的方程为x24+y2=1.

剖析尽管上面的解法的最后结果是正确的,但这种解法却是错误的,结果正确只是碰巧而已,当y=-12时,d2有最大值,这步推理是错误的,没有考虑y的取值范围.事实上,由于点(x,y)在椭圆上,∴-b≤y≤b,因此,在求d2的最大值时,应分类讨论如下:

若-12<-b<0,即0

当y=-b时,d2取最大值,此时的d是点P(0,32)与椭圆和y轴负半轴交点的距离,由d2=|32+b|=7,得b=-32±7,这与0

若-b≤-12,即b≥12时,当y=-12时,d2取最大值. ∴由4b2+3=7得b2=1,a2=4.于是,所求椭圆的方程为x24+y2=1.

综上两种情况,所求椭圆的方程为:x24+y2=1.

五、忽视隐含,引起增解

在解关于圆锥曲线的综合题或运用圆锥曲线性质时,要注意一些隐藏条件,避免出现增解.

例5 (人教A版(选修2-1)第62页B组第4题)已知双曲线x2-y22=1,过点A(1,1)能否作直线l,使l与双曲线交于P、Q两点,且点A是线段PQ的中点?若存在,求出直线l的方程;若不存在,说明理由.

错解一假设存在直线l,设其方程为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

设P(x1,y1),Q(x2,y2),则由x1+x2=2k(k-1)k2-2得:k(k-1)k2-2=1,可得k=2.

故直线l存在,其方程为y-1=2(x-1),即2x-y-1=0.

错解二假设满足题设的直线l存在,并设P(x1,y1),Q(x2,y2).

则x21-y212=1x22-y222=1两式相减得:(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.

于是直线l存在,其方程为y-1=2(x-1),即2x-y-1=0.

剖析以上两种解法出错的原因都在于忽视了隐含条件“直线l与双曲线有两个交点”,故应该还有限制条件: Δ=4k2(k-1)2-4(2-k2)(-k2+2k-3)>0

得k<32,显然符合题设的直线l不存在.

追本溯源关于中点问题一般可以采用两种方法解决:(1)联立方程组,消元,利用根与系数的关系进行设而不解,从而简化运算解题;(2)利用“点差法”求出与中点、斜率有关的式子,进而求解.不管应用何种方法都必须注意判别式Δ的限制.因为对于圆、椭圆这种封闭的曲线,以其内部一点为中点的弦是存在的,而对于双曲线,这样的弦就不一定存在,故求出直线的斜率k值后需用判别式判定此时直线是否与双曲线有交点.

跟踪练习

1.在△ABC中,BC=4,2sinC=sinA+2sinB,求顶点A的轨迹方程.

正解以直线BC为x轴,线段BC的中垂线为y轴建立直角坐标系.

∵|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,即点A到点B的距离与点A到点C的距离之差是常数2. 由双曲线定义可知,点A的轨迹是以B,C为焦点的双曲线的右支(除顶点),其

中2a=2,∴a=1,

圆锥曲线是解析几何的核心内容,也是高考重点考察内容.在每年的高考中都占有较大的比例,然而其中也有许多知识点容易混淆或用错,本文将一些常见的错误分类展示出来,期望能增强同学们防错的“免疫力”.

一、套用定义,产生错解

在历年高考试题中,圆锥曲线的概念是一个必考点.圆锥曲线的定义、焦点坐标等,这些是要牢记的知识点,不能混淆.

例1已知双曲线x216-y29=1上的点P到点(5,0)的距离为8.5,则点P到点(-5,0)的距离是.

错解设双曲线的两个焦点分别为F1(-5,0),F2(5,0),由双曲线的定义知|PF1|-|PF2|=8,所以|PF1|=16.5或|PF1|=0.5.故点P到点(-5,0)的距离为16.5或0.5.

剖析由题意知,双曲线左支上的点到左焦点的最短距离为1,所以|PF1|=0.5不合题意.事实上,在求解此类问题时,应灵活运用双曲线的定义,分析出点P的存在情况,然后再求解.本题中,因左支上的点到右焦点的最短距离为9>8.5,故点P只能在右支上,故|PF1|=16.5.

二、 忽视范围,造成误解

在解关于圆锥曲线的综合题时,要考虑圆锥曲线本身的范围,而在进行纯代数运算时常常会忽略它.

例2已知实数x,y满足x24+y2=1,试求z=(x-1)2+y2的最值.

错解由x24+y2=1,得y2=1-x24,则有z=(x-1)2+y2=34(x-43)2+23≥23,

所以z的最小值为23,不存在最大值.

剖析圆锥曲线中的横纵坐标存在其本身固有的范围,求有关最值时若忽视了这一点,就会出现上述解法中的错误,事实上,本题中还应考虑到-2≤x≤2,于是可得z的最大值与最小值分别为9与23.

三、盲目互换,形成疵解

在求圆锥曲线方程时,要注意焦点在x轴还是y轴.

例3若双曲线的渐近线方程为y=±

12x,焦距为10,则此双曲线的方程为

.

错解若双曲线的焦点在x轴上,可设其标准方程为x2a2-y2b2=1,由a2+b2=(102)2及ba=12可解得a2=20,b2=5,所以此时双曲线方程为x220-y25=1;若双曲线的焦点在y轴上,由a2+b2=(102)2及ab=12可解得a2=5,b2=20,得双曲线的方程为:x25-y220=1.故所求双曲线方程为x220-y25=1或x25-y220=1.

剖析若双曲线的焦点在y轴上,则其渐近线方程变为y=±abx(不是y=±bax),故应为ab=12,此时双曲线标准方程为y2a2-x2b2=1,结合a2+b2=(102)2可解得a2=5,b2=20,从而双曲线方程为y25-x220=1,故正确答案应为x220-y25=1或y25-x220=1.

其实这两解互为共轭双曲线方程.错解的原因就是不针对具体情况进行认真考虑,而只是盲目地简单互换.

四、考虑不周,导致漏解

在将方程变形时应注意范围的变化,这样才不会出错.

例4设椭圆的中心是坐标原点,长轴

在x轴上,离心率e=32,已知点P(0,32)到这个椭圆上点的最远距离是7,求这个椭圆的方程.

错解依题意可设椭圆方程为:x2a2+y2b2=1(a>b>0).

由e2=c2a2=a2-b2a2=1-b2a2=34, ∴b2a2=14,即a=2b.

设椭圆上的点(x,y)到点P的距离为d,则

d2=x2+(y-32)2=a2(1-y2b2)+y2-3y+94=-3(y+12)2+4b2+3

当y=-12时,d2有最大值,从而d也有最大值,∴4b2+3=(7)2.解得a2=4,b2=1.

于是,所求椭圆的方程为x24+y2=1.

剖析尽管上面的解法的最后结果是正确的,但这种解法却是错误的,结果正确只是碰巧而已,当y=-12时,d2有最大值,这步推理是错误的,没有考虑y的取值范围.事实上,由于点(x,y)在椭圆上,∴-b≤y≤b,因此,在求d2的最大值时,应分类讨论如下:

若-12<-b<0,即0

当y=-b时,d2取最大值,此时的d是点P(0,32)与椭圆和y轴负半轴交点的距离,由d2=|32+b|=7,得b=-32±7,这与0

若-b≤-12,即b≥12时,当y=-12时,d2取最大值. ∴由4b2+3=7得b2=1,a2=4.于是,所求椭圆的方程为x24+y2=1.

综上两种情况,所求椭圆的方程为:x24+y2=1.

五、忽视隐含,引起增解

在解关于圆锥曲线的综合题或运用圆锥曲线性质时,要注意一些隐藏条件,避免出现增解.

例5 (人教A版(选修2-1)第62页B组第4题)已知双曲线x2-y22=1,过点A(1,1)能否作直线l,使l与双曲线交于P、Q两点,且点A是线段PQ的中点?若存在,求出直线l的方程;若不存在,说明理由.

错解一假设存在直线l,设其方程为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

设P(x1,y1),Q(x2,y2),则由x1+x2=2k(k-1)k2-2得:k(k-1)k2-2=1,可得k=2.

故直线l存在,其方程为y-1=2(x-1),即2x-y-1=0.

错解二假设满足题设的直线l存在,并设P(x1,y1),Q(x2,y2).

则x21-y212=1x22-y222=1两式相减得:(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.

于是直线l存在,其方程为y-1=2(x-1),即2x-y-1=0.

剖析以上两种解法出错的原因都在于忽视了隐含条件“直线l与双曲线有两个交点”,故应该还有限制条件: Δ=4k2(k-1)2-4(2-k2)(-k2+2k-3)>0

得k<32,显然符合题设的直线l不存在.

追本溯源关于中点问题一般可以采用两种方法解决:(1)联立方程组,消元,利用根与系数的关系进行设而不解,从而简化运算解题;(2)利用“点差法”求出与中点、斜率有关的式子,进而求解.不管应用何种方法都必须注意判别式Δ的限制.因为对于圆、椭圆这种封闭的曲线,以其内部一点为中点的弦是存在的,而对于双曲线,这样的弦就不一定存在,故求出直线的斜率k值后需用判别式判定此时直线是否与双曲线有交点.

跟踪练习

1.在△ABC中,BC=4,2sinC=sinA+2sinB,求顶点A的轨迹方程.

正解以直线BC为x轴,线段BC的中垂线为y轴建立直角坐标系.

∵|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,即点A到点B的距离与点A到点C的距离之差是常数2. 由双曲线定义可知,点A的轨迹是以B,C为焦点的双曲线的右支(除顶点),其

中2a=2,∴a=1,

圆锥曲线是解析几何的核心内容,也是高考重点考察内容.在每年的高考中都占有较大的比例,然而其中也有许多知识点容易混淆或用错,本文将一些常见的错误分类展示出来,期望能增强同学们防错的“免疫力”.

一、套用定义,产生错解

在历年高考试题中,圆锥曲线的概念是一个必考点.圆锥曲线的定义、焦点坐标等,这些是要牢记的知识点,不能混淆.

例1已知双曲线x216-y29=1上的点P到点(5,0)的距离为8.5,则点P到点(-5,0)的距离是.

错解设双曲线的两个焦点分别为F1(-5,0),F2(5,0),由双曲线的定义知|PF1|-|PF2|=8,所以|PF1|=16.5或|PF1|=0.5.故点P到点(-5,0)的距离为16.5或0.5.

剖析由题意知,双曲线左支上的点到左焦点的最短距离为1,所以|PF1|=0.5不合题意.事实上,在求解此类问题时,应灵活运用双曲线的定义,分析出点P的存在情况,然后再求解.本题中,因左支上的点到右焦点的最短距离为9>8.5,故点P只能在右支上,故|PF1|=16.5.

二、 忽视范围,造成误解

在解关于圆锥曲线的综合题时,要考虑圆锥曲线本身的范围,而在进行纯代数运算时常常会忽略它.

例2已知实数x,y满足x24+y2=1,试求z=(x-1)2+y2的最值.

错解由x24+y2=1,得y2=1-x24,则有z=(x-1)2+y2=34(x-43)2+23≥23,

所以z的最小值为23,不存在最大值.

剖析圆锥曲线中的横纵坐标存在其本身固有的范围,求有关最值时若忽视了这一点,就会出现上述解法中的错误,事实上,本题中还应考虑到-2≤x≤2,于是可得z的最大值与最小值分别为9与23.

三、盲目互换,形成疵解

在求圆锥曲线方程时,要注意焦点在x轴还是y轴.

例3若双曲线的渐近线方程为y=±

12x,焦距为10,则此双曲线的方程为

.

错解若双曲线的焦点在x轴上,可设其标准方程为x2a2-y2b2=1,由a2+b2=(102)2及ba=12可解得a2=20,b2=5,所以此时双曲线方程为x220-y25=1;若双曲线的焦点在y轴上,由a2+b2=(102)2及ab=12可解得a2=5,b2=20,得双曲线的方程为:x25-y220=1.故所求双曲线方程为x220-y25=1或x25-y220=1.

剖析若双曲线的焦点在y轴上,则其渐近线方程变为y=±abx(不是y=±bax),故应为ab=12,此时双曲线标准方程为y2a2-x2b2=1,结合a2+b2=(102)2可解得a2=5,b2=20,从而双曲线方程为y25-x220=1,故正确答案应为x220-y25=1或y25-x220=1.

其实这两解互为共轭双曲线方程.错解的原因就是不针对具体情况进行认真考虑,而只是盲目地简单互换.

四、考虑不周,导致漏解

在将方程变形时应注意范围的变化,这样才不会出错.

例4设椭圆的中心是坐标原点,长轴

在x轴上,离心率e=32,已知点P(0,32)到这个椭圆上点的最远距离是7,求这个椭圆的方程.

错解依题意可设椭圆方程为:x2a2+y2b2=1(a>b>0).

由e2=c2a2=a2-b2a2=1-b2a2=34, ∴b2a2=14,即a=2b.

设椭圆上的点(x,y)到点P的距离为d,则

d2=x2+(y-32)2=a2(1-y2b2)+y2-3y+94=-3(y+12)2+4b2+3

当y=-12时,d2有最大值,从而d也有最大值,∴4b2+3=(7)2.解得a2=4,b2=1.

于是,所求椭圆的方程为x24+y2=1.

剖析尽管上面的解法的最后结果是正确的,但这种解法却是错误的,结果正确只是碰巧而已,当y=-12时,d2有最大值,这步推理是错误的,没有考虑y的取值范围.事实上,由于点(x,y)在椭圆上,∴-b≤y≤b,因此,在求d2的最大值时,应分类讨论如下:

若-12<-b<0,即0

当y=-b时,d2取最大值,此时的d是点P(0,32)与椭圆和y轴负半轴交点的距离,由d2=|32+b|=7,得b=-32±7,这与0

若-b≤-12,即b≥12时,当y=-12时,d2取最大值. ∴由4b2+3=7得b2=1,a2=4.于是,所求椭圆的方程为x24+y2=1.

综上两种情况,所求椭圆的方程为:x24+y2=1.

五、忽视隐含,引起增解

在解关于圆锥曲线的综合题或运用圆锥曲线性质时,要注意一些隐藏条件,避免出现增解.

例5 (人教A版(选修2-1)第62页B组第4题)已知双曲线x2-y22=1,过点A(1,1)能否作直线l,使l与双曲线交于P、Q两点,且点A是线段PQ的中点?若存在,求出直线l的方程;若不存在,说明理由.

错解一假设存在直线l,设其方程为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

设P(x1,y1),Q(x2,y2),则由x1+x2=2k(k-1)k2-2得:k(k-1)k2-2=1,可得k=2.

故直线l存在,其方程为y-1=2(x-1),即2x-y-1=0.

错解二假设满足题设的直线l存在,并设P(x1,y1),Q(x2,y2).

则x21-y212=1x22-y222=1两式相减得:(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.

于是直线l存在,其方程为y-1=2(x-1),即2x-y-1=0.

剖析以上两种解法出错的原因都在于忽视了隐含条件“直线l与双曲线有两个交点”,故应该还有限制条件: Δ=4k2(k-1)2-4(2-k2)(-k2+2k-3)>0

得k<32,显然符合题设的直线l不存在.

追本溯源关于中点问题一般可以采用两种方法解决:(1)联立方程组,消元,利用根与系数的关系进行设而不解,从而简化运算解题;(2)利用“点差法”求出与中点、斜率有关的式子,进而求解.不管应用何种方法都必须注意判别式Δ的限制.因为对于圆、椭圆这种封闭的曲线,以其内部一点为中点的弦是存在的,而对于双曲线,这样的弦就不一定存在,故求出直线的斜率k值后需用判别式判定此时直线是否与双曲线有交点.

跟踪练习

1.在△ABC中,BC=4,2sinC=sinA+2sinB,求顶点A的轨迹方程.

正解以直线BC为x轴,线段BC的中垂线为y轴建立直角坐标系.

∵|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,即点A到点B的距离与点A到点C的距离之差是常数2. 由双曲线定义可知,点A的轨迹是以B,C为焦点的双曲线的右支(除顶点),其

中2a=2,∴a=1,

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