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2015-10-08王方汉

中学数学杂志(高中版) 2015年5期
关键词:横坐标方程组交点

王方汉

由A,B不同时为0,不妨B≠0,

易知下列方程组同解(注:下面不作特殊说明,都指实数解),

f1(x,y)=0,

Ax+By+C=0,f1(x,-ABx-CB)=0,

Ax+By+C=0,…(*)

方程f1(x,-ABx-CB)=0的任一解x代入Ax+By+C=0中,都得到唯一的y值,因此该方程解的个数与方程组(*)解的个数相等.方程f1(x,-ABx-CB)=0的解是曲线C1和直线l交点的横坐标,若该方程是二次方程,则可以用判别式研究它解的个数,进而知道曲线C1和直线l交点个数,当然在该二次方程有解的情况下,也可以用韦达定理解题.

值得注意的是,下列方程组一般不同解,是推出关系,

f1(x,y)=0,

Ax+By+C=0,f1(x,-ABx-CB)=0,

f1(x,y)=0.

举例:x2+y2=1与x+y-1=0联立,消去y得x2-x=0,有

x2+y2=1,

x+y-1=0,与x2-x=0,

x+y-1=0,同解,

但x2+y2=1,

x+y-1=0,与x2-x=0,

x2+y2=1,不同解.

若f1(x,y)=0与f2(x,y)=0联立消元后,可以得一元二次方程mx2+nx+k=0,易知下列方程组同解,

f1(x,y)=0,

f2(x,y)=0,mx2+nx+k=0,

f1(x,y)=0,

f2(x,y)=0,(**).

一般地,方程组(**)中f1(x,y)=0与f2(x,y)=0都不可少,比如:

由x2+y2=1和x2+y2-x-y=0联立,消去y可得:x2-x=0,

但x2+y2=1,

x2+y2-x-y=0,与x2-x=0,

x2+y2=1,并不同解.

若方程mx2+nx+k=0无解,则方程组(**)无解;若方程mx2+nx+k=0有解,由该方程解的个数并不能判定方程组(**)解的个数,因为将该方程的任一解x代入f1(x,y)=0,

f2(x,y)=0,中,可能得到0或1或2个y值,举例如下,

由x2+y2+2x=0和y2=x联立,消去y得:x2+3x=0,x=0对应的y值为0,x=-3对应的y值不存在.

由x2+y2-2x=0和y2=x联立,消去y得:x2-x=0,x=0对应的y值为0,x=1对应的y值为±1.

通过前面的分析可知,在方程mx2+nx+k=0有解的情况下,有的解有意义(可以得到对应y的实数解),它是两二次曲线交点的横坐标;有的解没有意义(没有对应y的实数解,只有虚数解),它不是两二次曲线交点的横坐标.因此在该方程有解的情况下,不能仅用判别式来研究两个二次曲线交点的个数,也不能用韦达定理来研究两个二次曲线交点的相关问题(除非该方程的两个解x都有意义,才可以使用韦达定理).

若f1(x,y)=0与f2(x,y)=0联立消元后,得到关于y的一元二次方程my2+ny+k=0,情况类似.

涉及两二次曲线交点的问题,下面举一例说明.

例2椭圆C:x2a2+y2b2=1(a>b>0)的离心率是32,过坐标原点且斜率为12的直线l与椭圆C相交于A、B两点,|AB|=210.

(1)求a,b的值;

(2)若动圆(x-m)2+y2=1和椭圆C没有公共点,求m的取值范围.

解答(1)a=4,b=2.过程略.

(2)由x216+y24=1,

(x-m)2+y2=1,……①

消去y得,3x2-8mx+4m2+12=0,…②

令f(x)=3x2-8mx+4m2+12,

Δ=16m2-144,

由题意可知,

Δ<0或Δ≥0,

4m3<-4,

f(-4)>0或4m3>4,

f(4)>0.

解得m∈(-∞,5)∪(-3,3)∪(5,+∞).

评注:若Δ<0,则方程组①无解;

若Δ≥0,则方程②的x有实数解,将x的实数解代入方程组①中的任一方程,得到的y的解的情况是一致的,比如代入x216+y24=1中,当x∈[-4,4]时,y有实数解,可以认为得到实交点;当x[-4,4]时,y有虚数解,可以认为得到虚交点.

基于上面的分析,动圆和椭圆没有公共点当且仅当关于x的方程②无实数解,或有实数解但解在区间[-4,4]外.

作者简介刘鸿春,男,1976年生,中教一级,扬州市中青年教学骨干.

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