浅析直线和圆的方程中常见的错误

时间:2022-09-18 10:51:01

【摘要】直线和圆是解析几何的重要内容之一,它是圆锥曲线的基础,也是连接平面与解析几何的桥梁,在解析几何中占有很重要的作用。在解题过程中,常有一些若暗若明、含而不露的条件,隐藏在题设或结论的背后,在我们没有觉察的情况下,将我们的解题思路引向歧途,如何躲开题中预设的“陷阱”,得到正确的解题结果,这就需要我们对常见的“陷阱”做到心中有数,笔者整理出了解析几何题中的各种“陷阱”,同学们如果在解答解析几何题的时候,对照这些可能忽略的条件,一定可以得出更全面正确的答案。

【关键词】直线;圆;曲线;错解;正解

一、因概念不清而导致错误

例1:求经过P(2,3)且在两坐标轴上的截距相等的直线方程。

错解:设直线方程为x-a+y-a=1,将P(2,3) 代入得a=5故x+y-5=0即为所求方程。

剖析:混淆了“截距”和“距离”的概念,忽略了直线过原点时截距为0的特殊情形,此时,直线方程为x+y-5=0。

正解:当直线经过原点时,直线在两坐标轴上的截距均为0,即3x-2y=0,符合题意;当直线不经过原点时,解法同错解,故所求直线方程为x+y-5=0和3x-2y=0。

二、忽视斜率不存在

例2:直线l过点P(2,1)且与直线过 的夹角为30°,求直线l的方程。

错解:设直线l的斜率为k则直线l的方程为y-1=k(x-2),据题意得解得,故所求的直线方程为 。

剖析:在运用直线的点斜式和斜截式方程时,经常会发生此类错误,即没有考虑直线的斜率不存在的情况。事实上当所求直线斜率不存在时也满足条件,即所求直线还有一解为x=2。

正解:当斜率不存在时,所求直线方程为x=2,符合题意,当斜率k存在时,解法同错解,故所求直线的方程为x=2和。

评注:若将直线方程设为点斜式或斜截式时,则解题时需分斜率存在和不存在两种情况讨论,否则极易漏解。

三、夹角公式与到角公式混同

例3:求过点p(1,2),且被两条平行线4x-3y-1=0与4x+3y+4=0截得的弦长为的直线方程。

错解:两条平行线间的距离为,故所求直线与两条平行线的夹角为45°,设所求直线方程为y-2=k(x-1),则由题意有,解得,故所求直线方程为x+7y-15=0。

剖析:错解原因是误用到角公式代替两直线的夹角公式。

正解:两直线间的距离为,设所求直线方程为y-2=k(x-1),则由题意,解得或k=7,故所求直线方程为x+7y-15=0或7x-y-5=0。

评注:求两条直线相交所成的角,一定要分清夹角还是倒角。

四、忽视过两条相交直线交点的直线系方程中的限制条件

例4:求过两条直线x-2y+3=0与x+y-3=0的交点且在两坐标轴上截距相等的直线方程。

错解:设所求直线方程 X-2Y+3+λ(X+Y-3)=0即(1+λ)x+(λ-2)y+3-3λ=0,令X=0得,令Y=0得依题意得,解得λ=1,故所求直线方程为2x-y=0。

剖析:方程A1x+B1y+C1+λ(A2x+B2y+C2)=0

表示经过两条直线l1和l2交点的直线系方程,上述解法正是遗漏了的方程,即x+y-3=0也符合题意,故所求直线方程为2x-y=0和x+y-3=0。

评注:运用直线系方程解题时,一定要考虑l2是否符合题意,否则极易漏解。

五、忽视圆的一般方程的充要条件

例5:已知圆的方程为x2+y2+ax+2y+a2=0,过定点A(-1,-2)的圆的切线有两条,求a的取值范围。

错解:将圆的方程配方,得.

设圆心为C,则其坐标为,圆的半径,

过A(-1,-2)所作圆的切线有两条,点A在圆外.

|AC|>r,即

化简,得a2-a+1>0

=1-4=-3

故a的取值范围是R

剖析:要求a的取值范围应同时满足两个条件:方程x2+y2+ax+2y+a2=0表示圆的条件是a2+4-4a2>0;已知点A必须在圆外,即|AC|>r上述解答忽视了方程表示圆的条件而致误。

正解:方程x2+y2+ax+2y+a2=0表示圆,a2+4-4a2>0即3a2-4

解得以下同错解部分,故a的取值范围是。

评注:对含参数的圆的一般方程,应注意该方程表示圆的条件,即D2+E2-4F>0。

六、直线夹角中的增漏解

两直线夹角定义可概括为“从一条直线到另一条的角中,把不大于直角的角叫做两条直线所成的角,简称角”。这个概念虽然简单,但在解题时,仍会不自觉地走进认识的误区,导致解题错误。

1.多求了一条直线

例:已知直线l1:x+y-2=0,l2:7x-y+4=0,求直线l1和l2夹角的平分线的方程。

错解:设直线l1和l2夹角的平分线的斜率为k,则由夹角公式得:,解得或k=-3又由,得两直线交点坐标为.直线l1和l2夹角的平分线方程为x-3y+7=0或6x+2y-3=0。

剖析:由于k1・k2≠-1,所以l1和l2互相不垂直,按两直线夹角的定义,l1和l2的夹角只能是锐角,它们夹角的平分线方程有且仅有一条,即6x+2y-3=0。而上述解答中,因为忽视了两直线夹角的概念,而多求了夹角的邻补角的平分线方程x-3y+7=0。

2.少求了一条直线

例:求过点p(2,3)且与直线l:2x+3y-6=0的夹角为的直线方程。

错解:设所求直线的斜率为k,因直线l的斜率为,故,解得所求直线的方程为,即5x-12y+26=0。

剖析:由平面几何知识可知本题由两解,而上面的解法仅解出一解,漏掉了一解,导致错误的原因是没有考虑斜率不存在的情况。

(1)若所求直线的斜率存在,由上法解得直线方程为5x-12y+26=0。

(2)若所求直线的斜率不存在,由直线过点p(2,3),故直线方程为x=2,直线x=2与直线2x+3y-6=0的夹角为,满足要求,故所求直线方程为5x-12y+26=0或x=2。

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