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第八章
平面解析几何
易错点1忽略90°倾斜角的特殊情形
风固练习
【例1】求经过A(m,3),B1,2)两点的直线的斜率,
已知点M(1,0),P(0,1),Q(2,w),过M的直线
并指出倾斜角a的取值范围。
1(不垂直于x轴)与线段PQ相交,则直线1斜率的取
[错解]由斜率公式可得直线AB的斜率k
值范围是
()
3-2=1
m-m-1
A.[-1,w3]
B.[-1,0)U[3,+∞)
①当m>1时,k=m>0,所以直线的倾斜角。
C.(-o∞,-1]U[5,+∞)D.(-o∞,-1]U(0,5]
[解析]
点M(1,0),P(0,1),Q(2w3),如图,
的取值范围是0°<a<90°:
②当m<1时,k=m<0,所以直线的领斜角。
的取值范围是90°<a<180.
[错因分析]当问题所给的对象不能进行统一研
究时,就需要对研究对象进行分类讨论,然后对每
一类分别研究,得出每一类结果,最终解决整个
且过M的直线I(不垂直于x轴)与线段PQ相交,
问题
直线MQ需绕点M逆时针旋转至倾斜角为90°(不含
本题的讨论分两个层次:第一个层次是讨论斜率是
否存在:第二个层次是讨论斜率的正,负.也可以分
90),此时斜率范围为[3,+∞),直线MP需绕点M
为m=1,m>1,m<1三种情况进行讨论.
顺时针旋转至倾斜角为90°(不含90),此时斜率范围
[正解]当m=1时,直线斜率不存在,此时直线
为(-∞,-1].
倾斜角a=90°.
综上所述,直线l斜率的取值范围是(一∞,一1]U
当m≠1时,由斜率公式可得k=3一2
1
[3,+oo).
m-1m-1
[答案]C
厂m气>0,所以直线倾斜角a的
①当m>1时,k=1
易错点2忽略斜率不存在的特殊情形
取值范围是0°<a<90.
【例2】a为何值时,
②当m1时,k一己<0,所以直线领斜角。的
(1)直线l1:x十2ay-1=0与直线4:(3a-1)x-
ay一1=0平行?
取值范围是90°<a<180°.
易错点田
(2)直线l4:2.x+ay=2与直线l:a.x+2y=1
1,由斜率取值范围确定直线倾斜角的范围时,要利用正切
垂直?
函数y=tan士的图象,特别要注意倾斜角取值范闲的限
[错解](1)直线x+2ay-1=0与直线(3a-1)z
制。
ay一1=0的方程可变形为y=一六+名与y=
2,求解直线的倾斜角与斜率问题时,要善于利用数形结合
的思想,要注意直线的倾斜角由锐角变到直角及由直角
当。组≠-即
3a-1
a
变到纯角时,需依据正切函数y=nx的单调性求斜率
k的范围。
6时,两直线平行
31
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(2)当-是·(一受)=-1时,两直线垂直,此方程
巩固练习
已知直线x+ay+4=0与直线a.x+4y-3=0
无解,故无论a为何值时,两直线都不垂直.
互相平行,则实数a的值为
()
[错因分析](1)没考虑斜率不存在即a=0的情
A.±2
B.2
C.-2
D.0
况:(2)没有考虑1的斜率不存在且L,的斜率为0
[解析]:直线x十ay十4=0与直线a.z十4y一3=0互
符合要求这种情况。
相平行,∴.4×1一a·a=0,即4一a=0,解得a=士2.
[正解](1)①当a=0时,两直线的斜率不存在,
当a=2时,直线分别为x+2y+4=0和2x+4y一3
直线1:x一1=0,直线14:x+1=0,此时,l1∥1.
=0,平行,满足条件,
1
②当a≠0时.hy=一2a+2a
当a=-2时,直线分别为x一2y十4=0和一2x十4y
4y=3a-x-1.
一3=0,平行,满足条件,所以a=士2.故选A.
[答案]A
直线1的斜率为k,=一2a
易错点3忽视截距为0的情形
直线4的斜率为&,=30-1
【例3】已知直线I过点P(2,一1),且在两坐标轴上
的截距相等,求直线!的方程。
1_3a-1
2a
要使两直线平行,必须
解得a=6
1
[错解]由题意,设直线1的方程为二+义=1,
2a
“直线1过点(2,-1)…2+1=1.
综合①②可得,当a=0或a=
时,两直线平行
∴a=1,则直线1的方程为x十y一1=0.
(2)方法一:①当a=0时,直线l的斜率不存在,直
[错因分析]错解忽略了过原点时的情况。
线2-1=0,直线1:y-=0,此时,山1
[正解]设直线!在两坐标轴上的截距为4,
若a=0,则直线I过原点,其方程为x十2y=0:
⊙当a≠0时,直线4y=一名+名与直线,y
若a≠0,则直线1的方程可设为二+义-1.
-受x十2直线儿的斜率为无=一名,直线1的
:直线1过点(2,-10,2+二1=1,
斜率为=一受要使两直线垂直,必须:·6,
∴.a=1,则直线的方程为x十y一1=0.
综上所述,直线1的方程为x+2y=0或x+y一1
-1,画一名·(受)-1,不存在实数a使得方
=0.
程成立
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综合①②可得,当4=0时,两直线垂直.
截距为一个实数,既可以为正数,也可以为负数,还可以为
方法二:要使直线4:2.x十ay=2和直线l1ta.x+2y
0,这是解题时容易忽略的一点,常见的与截距问题有关的
一1垂直,根据两直线垂直的充要条件,必须A,A
易错点有:“截距互为相反数”“一截距是另一截距的几倍”
+B,B2=0,即2a+2a=0,解得a=0,所以当a=0
等,解决此类问题时,应先考虑酸距为0的情形,注意分类
讨论思想的运用
时,两直线垂直.
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见固练习
求直线方程,特别是研究含参数的直线方程问题时,一定
经过点P(1,3),并且在两坐标轴上的截距相等
要对直线斜率的存在性进行讨论,这是避免出错的重要方
的直线有
()
A.0条
B.1条
C.2条
D.3条
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[解析]若直线过原点,则过P(1,3)的直线方程为
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y=3.x,满足题意:
二元二次方程表示圆是有条件的,必须有D十E一4F>
若直线不过原点,设直线为x十y=a,
0.本题的失分原因是忽视了这个条件,在解决此类问题
时,可以直接判断D十E一4F>0,也可以配方后,判断方
代入P(1,3),解得:=4,直线方程为x+y一4=0.
程右侧大于0,因为右侧相当于,对于曲线方程中含有
所以满足题意的直线有2条,故选C
参数的:都要考虑参数的条件
[答案]C
风固练习
易错点4忽视方程表示圆的条件致误
已知点O(0,0)在圆x2十y2+kx十2ky十2k2+k
【例4】已知圆C的方程为x2+y2+ax+2y+a=
一1=0外,求k的取值范围
0,过点A(1,2)作圆的切线有两条,求a的取值
[解]
:方程表示圆,.2十(2k)2一4(2k”十k一1)
范围,
>0,
[错解]将圆C的方程配方有(+受)+(y+1)
即3张十4长-4<0,解得-2<k<号
-二圆心C的坐标为(一号,-1)小半径)
又点O(0,0)在圆外,
=√4-3a
2k+k-1>0,解得>2或<-1.
2
综上所述,k的取值范围是(一2,-1DU(分,号)】
当点A在圆外时,过点A可以作圆的两条切线,
易错点5不理解两圆相切致误
AC>r,即V1+受)+2+1)>3a
2
【例5】已知圆x2+y2十2x十2y+1=0,圆x2+y
化简得a+a+9>0,△=1-4×9=-35<0,
6x+8y十9=0,判断两圆的位置关系.
a∈R
x2+y2+2x+2y+1=0,
[错解]
由
错因分析]错解中只考虑了点A在圆C外部,
x2+y-6.x+8y+9=0,
而忽视了x+y2十a.x十2y十a=0表示圆的条件.
得4r-3y-4=0,即y=2一4
3
[正解]将圆C的方程配方有(+受)+(y十
将其代人方程x2+y2+2.x+2y+1=0.得x2+
1)=43a.4=3a>0.
4r-4)+2x+8x,8+1=0,
3
2
4
①
即9x2+16.x2+16-32x+18x+3(8x-8)+9=0,
六圆心C的坐标为(一号,-1)小,半径=3如
2
25.x2+10x+1=0.因为△=100-4×25=0.所以
两圆只有一个公共点,两圆相切.
当点A在圆外时,过点A可作圆的两条切线,
[错因分析]将两圆方程联立,4=0说明两圆只
ACI>r.
有一个公共点,此时两圆有可能外切,也有可能
即(1+号))+(2+1)>4亏3a
2
内切。
化简得a+a十9>0.
②
[正解]把两圆方程分别配方,化为标准方程:(x
+1)2+(y+1)2=1,(x-3)2+(y+4)°=16,
由00科-25<a<2,
3
.C(-1,-1),C(3,-4)n=1,r=4.
圆心距r1+r=1十4=5,
∴0的取值范偶是-25<a<号
21
∴C,C=r1十r2,故两圆外切.
33
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判断两圆的位置关系常用几何法,即用两圆圆心距与两圆
在求过一定点的圆的切线方程时,应首先判断定点与圆的位
半径和与差之间的关系,一般不采用代数法,两圆相切注
置关系,若点在圆上,则该点为切点,切线只有一条:若点在圆
意讨论内切、外切两种情况
外,切线有两条:若点在圆内,则切线不存在
巩固练习
巩固练习
已知两圆x+y2=1和(x+4)+(y一a)=25
已知圆:x2+(y一1)2=2,则过点(1,2)作该圆的
相切,求实数a的值,
切线方程为
()
[解]题中所给两圆的圆心坐标分别为(0,0),
A.x十4y-4=0
B.2.x+y-5=0
(一4,a),半径分别为1,5,若两圆外切,则
C.r=2
D.x+y-3=0
√(-4-0)+(a-0)7=5+1,解得a=士2、5,
[解析]根据题意,设圆x2十(y一1)=2的圆心为
若两圆内切,则√(-4一0)+(a-0)=5-1,
M,且M(0,1),点N(1,2),有1+(2-1)=2,则点
解得a=0,
N在圆上,则过点N的切线有且只有1条,则k=
综上所述,4的值为士25或0.
2一1
1-0
=1,则过点(1,2)作该圆的切线的斜率k=一1,
易错点6求圆的切线考虑不全面致错
【例6】过点P(2,4)引圆(:x-1)2+(y-1)2=1的
切线的方程为y-2=一(x一1),变形可得x十y一3
切线,则切线方程为
=0,故选D.
[错解]设切线方程为y一4=k(x一2),即kx一y
[答案]D
十4一2k=0.因为直线与圆相切,所以圆心到直线
易错点7忽略方程表示椭圆、双曲线等的条
的距离等于半径,即4=k-1+4-2=3-k
件致误
√+1
√+1
【例7】
-1,解得=青,故所求切线方程为子x一y十4一2
若方程千十亡6-1表示椭圆,则实数友
的取值范围为
×号=0.m4r-3y+4=0.
8一k>0,
[错解]
由
可得6<k<8,所以实数k
[错因分析]本题容易忽略切线斜率不存在的情
k-6>0.
况,从而导致漏解。
的取值范围为(6,8).
[正解]显然点P(2,4)不在圆上,当切线的斜率
[错因分析]忽略了椭圆标准方程中a>b>0这
存在时,设切线方程为y一4=k(,x一2),即kx一y十
一限制条件,当a=b>0时表示的是圆的方程。
4-2k=0.
8-k>0.
因为直线与圆相切,所以圆心到直线的距离等于半
[正解]由{k一6>0,
可得6k<8且k≠7,
径,即d=上一片二2=3兰解得长=京
8-k≠k-6,
/R+1
√k+1
所以实数k的取值范围为(6,7)U(7,8).
故所求切线方程为专一y十4一2×号=0,
[答案](6,7)U(7,8)
即4.x-3y+4=0:
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当切线的斜率不存在时,切线方程为x=2,此时圆
准确理解椭圆,双曲线的标准方程定义,期确方程中的限
心到直线的距离等于半径,符合题意
制条件,才能诚少解题过程中的失误,从而保证解题的正
综上所述,切线方程为x=2或4x一3y+4=0
确性
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所以k2=36+4,即k=52,又k>0,故k=2√13.
已知方程
y
=1表示双曲线,且该
综上所述,k=25或213.
m+n2加一n
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双曲线两焦点间的距离为6,则”的取值范围是
(1)用待定系数法求椭圆的方程时,要“先定型,再定量”,
不能确定焦点的位置时,需要分焦点在x轴上和在y
A.(-3,6)
B.(1,3)
轴上两种情况讨论,也可设椭圆的方程为Ax十By
C.(3,6)
D.(-∞,-3)
1(其中A>0,B>0,A≠B),
[解析]因为双曲线两焦点问的距离为6,即2=6,
(2)涉及椭圆方程的问题,如果设有指明椭倒焦点所在的
所以c=3,故m十n+2m2一n=9,解得m=3,则双
位置,一般都会有两种可能的情形,不能顺着思维定
曲线的方程为3十n一6一
y
式,想当然地认为焦点在x轴上或y轴上去求解
一=1,易知双曲线焦点在
风固练习
3十n>0,
x轴上,在y轴上不成立,所以
解得一3<n
6-n>0,
关于曲线C:行大】
,=1性质的叙述,正确的
a2-4
6,故选A.
是
()
[答案]A
A.一定是椭圆
B.可能为抛物线
易错点8忽略对椭圆,双曲线焦点位置的讨
C离心率为定值
D.焦点为定点
论致误
[解析]因为曲线方程没有一次项,不可能为抛物
【例8】已知椭圆的标准方程为希+景-1(>0)
线,故B错误:因为a2一4可正也可负,所以曲线可能
为椭圆或双曲线,
并且焦距为8,则实数的值为
若曲线为椭圆,则c2=a2一(a2一4)=4,所以c=2,
[错解1]因为2c=8,所以c=4,由椭圆的标准方
离心率不是定值,焦点(2,0(-2,0)为定点
2
程知a2=36,b=k,a°=b十c2,所以36=k十4,
即2=20,又k>0,故k=25.
若曲线为双曲线,方程为号一产=1,则=。十
错解2]因为2=8,所以c=4,由椭圆的标准方
2
程知a2=k,b=36,a2=b+c2,所以k2=36十4,
(4-a)=4,所以c=2,e=a,离心率不是定值,焦
点(2,0),(一2,0)为定点,故选D.
即k2=52,又k>0,故k=2/13.
[答案]D
[错因分析]当椭圆的焦点位置不确定时,求椭圆
易错点9对双曲线理解不到位致误
的标准方程需要进行分类讨论,而错解中忽略了对
【例9】已知圆C1:(x十3)2十y2=1和圆C:(x
椭圆的焦点位置的讨论,从而导致错误.
[正解]因为2c=8,所以c=4.
3)+y=9,动圆M同时与圆C,及圆C:外切,则
①当焦点在x轴上时,由椭圆的标准方程知a=
动圆圆心M的轨迹方程为
36,b=k2,a2=b+c2,
[错解]-骨=1
所以36=k2+42,即k=20,又k>0,故k=2√5.
[错因分析]错误运用双曲线定义出错.本题中,
②当焦点在y轴上时,由椭圆的标准方程知a=
MC「一|MC=2,与双曲线定义相比,左边少了
k2,62=36,a2=+c2,
外层绝对值,因此只能是双曲线的一支.如果不注
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意,就会得出错误的结果,即点M的轨迹方程为x
故AC-BC=2|AB=22<AB1,
由双曲线的定义知,点C的轨迹为双曲线的右支(除
[正解]如图所示,设动圆M与圆C,及圆C分
去与x轴的交点)
别外切于A和B.
由题意,设所求轨迹方程为号-苦-1>。),因为@
=√2,c=2√2,所以6=-a=6,故所求轨迹方程
为号--1>2.
易错点10忽略双曲线的隐含条件致误
根据两圆外切的条件,得MC,一|AC,|=MA,
【例10】
IMC:I-BC:I=MBI.
已知M是双前线后一需-1上一点,F,形
因为MA=|MB1,所以1MC,I-|ACI=|MC,
是双曲线的左、右焦点,且|MF,|=17,则MF
-BC,MCI-MC|=BC-AC,I=2.
[错解]由双曲线的定义可知,IMF,「一|MF:|I
所以点M到两定点C1,C,的距离的差是常数
=2a=16,因为MF,|=17,所以MF2=1或33.
又根据双曲线的定义,得动点M的轨迹为双曲线
[错因分析]错解忽略了双曲线中的一个隐含条
的左支(点M与C,的距离大,与C,的距离小),其
件,即双曲线上的点到任一焦点的距离都大于等于
中a=1,c=3,则b=8.故点M的轨迹方程为x
c一a,从而两解中要舍去不满足要求的那个
8=1(:r≤-1).
[正解]
由双尚线方程后一希=1可得。=8,6
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6c=10,由双曲线的图形可得点M到右焦点F:
应注意平面内到两个定点F,F,的距离之差等于定长2
的距离d>c-a=2.
(a>0)的点的轨迹不是双曲线:当定长2a<FF:时,表
因为|MF,|-MF2I|=2a=16,1MF:|=17,所
示的只是双曲线的一支:当2a=F,F|时,表示的是一条
以|MF,|=1(舍去)或1MF2I=33.
射线:当2a>FF:I时,点的轨迹不存在.
[答案]33
风固练习
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如图,在△ABC中,已知|AB=42,且三内角
1,在求解双曲线上的点到焦点的距离d时,一定要注意
A,B,C满足2sinA+sinC=2sinB,以AB边所在的
≥c一a这一隐含条件
直线为x轴,AB的垂直平分线为y轴,建立平面直
2.双曲线方程中a,b的大小关系是不确定的,但必有
c>a>0,c>b>0.
角坐标系,求顶点C的轨迹方程。
曲号若-1a>0,6>0.知>≥1.所以≤-a或
x≥a,因此双曲线位于不等式r≥a和x≤一a所表示的
平面区城内,同时,也指明了坐标系内双曲线上点的横
B
坐标的取值范固
[解]由题意可得A(一2√2,0).B(2v2.0)
风固练习
因为2sinA十sinC=2sinB,由正弦定理可得2|BC
+|AB1=21AC1,
双曲线号一=1的两个焦点分别是F,R,双
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曲线上一点P到F,的距离是7,则P到F:的距离是
现固练习
(
已知直线y=kx与双曲线4x-y=16.当k为
A.13
B.1
C.1或13
D.2或14
何值时,直线与双曲线:
[解折]由双曲线方程号一。-1,得4=3,6=5因
1)有两个公共点:(2)有一个公共点:(3)没有公
共点
为PF,<a十c,所以点P在靠近F,的一支上,
所以PF>PF,所以PF。一PF,=2X3=6.
「y=kx,
[解】
由
又因为PF,=7,所以PF:=13.
4x2-y2-16,
[答案]A
消去y,得(4一).x2一16=0,
①
易错点11忽略直线与双曲线只有一个公共
当4一2=0,即k=士2时,方程①无解:
点的特殊情况
当4-k≠0时.△=0-4(4-k)(-16)=64(4
【例11】若过点P(1,1)且斜率为k的直线1与双曲
k),当△>0,即一2<k<2时,方程①有两解:
线x-¥=1只有一个公共点,则
当△<0,即k<一2或>2时,方程①无解:
当△=0,且4一≠0时,这样的k值不存在
[错解]由题意可得1:y=k(x一1)+1,
综上所述,(1)当一2<k<2时,直线与双曲线有两个
代人双曲线方程得(4一k)x一2(k一k)x一k+
公共点:
2k-5=0.
(2)不存在使直线与双曲线有一个公共点的k值:
由题意可知△=4(k一k)”一4(4一k)(一k+2k-
(3)当≤一2或≥2时,直线与双曲线没有公共点
5)-0,解得k-号
易错点12忽略抛物线定义的限制条件致误
[错因分析]错解中忽略了直线与双曲线的渐近
【例12】已知点P到F(4,0)的距离与到直线
线平行时,直线与双曲线只有一个公共点。
x=一5的距离相等,求点P的轨迹方程。
[正解]由题意可得1:y=(x一1)+1,代入双曲
[错解]由抛物线的定义,可知点P的轨迹是抛物
线方程得(4一k).x2-2(k一k).x一+2k一5=0,
线.因为焦点在x轴上,开口向右,焦点到准线的距
当4一k=0,即k=士2时,直线1与双曲线的渐近
离p=9,所以抛物线的方程为y=18x.
线平行,直线与双曲线只有一个公共点:
[错因分析]点P到F(4,0)的距离与到直线x=
当4一k≠0时,△=4(k一)”-4(4一k)(-k+
一5的距离相等,满足抛物线的定义,但引4≠|一5,
2k-5)=0,解得=号
放此抛物线的方程不是标准方程.
[正解]设点P(x,y),则由题意,得
综上,当长=号或=士2时,直线与双曲线只有一
√(.x-4)+y=|x+5|,化简整理得y2=18.x+9,
个公共点.
此即所求的轨迹方程,
[答案]k=昌或=士2
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1.抛物线的标准方程是特殊的抛物线方程,对坐标轴的位
研究直线与双曲线位置关系的一般思路仍然是联立二者的
置有严格的要求。若从题意中无法判断方程是否为标准
方程,解方程组或者转化为一元二次方程,依据根的判别式
方程,可按求曲线方程的一般步骤求解
和根与系数的关系求解.要注意讨论转化以后的方程的二
2,抛物线定义中要求直线1不经过点F,若1经过点F,则
次项系数,即若二次项系数为0,则直线与双曲线的渐近线
轨迹为过定点F且垂直于定直线/的一条直线.因此当
平行或重合:若二次项系数不为0,侧进一步研究二次方程
动点P到定点F的距离与它到定直线(的距离相等时,
的根的判别式4,得到直线与双曲线的交点个数,
不能盲目套用抛物线定义
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巩固练习
题意
已知圆C的方程x2+y一10.x=0,求与y轴相
当直线1的斜率存在时,设l:y一1=(x十1),
切且与圆C外切的动圆圆心P的轨迹方程.
当=0时,直线1的方程为y=1,此时直线1与抛
[解]设P点坐标为(x,y),动圆的半径为R,
物线只有一个公共点,
:动圆P与y轴相切,∴R=x,
当≠0时,与抛物线方程联立消去x,得y一2y
,动圆P与定圆C:(x一5)2十y2=25外切,∴.PC1
+2k+2=0.
=R+5,∴.lPC|=1x|+5.
则△=4-4k(2k+2)=0,解得k=一1土5」
2
当点P在y轴右侧,即x>0时,|PC=x+5,点P
的轨迹是以(5,0)为焦点的抛物线,则圆心P的轨迹
此时直线1的方程为(W3一1)x一2y+√3+1=0或
方程为y”=20x(.x>0):
(w5+1).x+2y+5-1=0.
当点P在y轴左侧,即x<0时,PC=一x十5,此
综上所述,直线1的方程为y=1或(5一1)x一2y
时点P的轨迹是x轴的负半轴,即方程y=0(x<0).
+√3+1=0或(W5+1).x+2y+3-1=0.
故点P的轨迹方程为y”=20.x(x>0)或y=0(x<
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0).
若=0,则直线y=b与抛物线y2=2p.x(p>0)相交,有
易错点13忽略直线与抛物线只有一个交点
个公共点,特别地,当直线1的斜率不存在时,设=m,则
当m>0时,直线/与抛物线相交,有两个公共点:当m=0
的情形
时,直线1与抛物线相切,有一个公共点:当m<0时,直线
【例13】求过定点P(-1,1),且与抛物线y=2x只
:
!与抛物线相离,无公共点」
有一个公共点的直线(的方程,
[错解]当直线1的斜率不存在时,显然不满足
巩固练习
题意
“直线与抛物线相切”是“直线与抛物线只有一个
()
当直线1的斜率存在时,设直线!的方程为y一1=
公共点”的
k(x十1)(k≠0),
A充分不必要条件
y-1=k(x+1),
B.必要不充分条件
由
消去x,得ky-2y+2k+2=0,
y2=2x
C.充要条件
D.既不充分也不必要条件
则4=4-k(2k+2)=0,解得k=一1±8
[解析]“直线与抛物线相切”可得“直线与抛物线只
故所求直线1的方程为(w3-1).x-2y十√3+1=0
有一个公共点”,“直线与抛物线只有一个公共点”时,
或(W3+1).x+2y+V3-1=0.
直线可能与对称轴平行,此时不相切,故“直线与抛物
[错因分析]错解中忽略了与抛物线的对称轴平
线相切”是“直线与抛物线只有一个公共点”的充分不
行的直线与抛物线有一个公共点,故产生漏解。
必要条件.故选A.
[正解]当直线1的斜率不存在时,显然不满足
[答案]A
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