这一招在做什么
如果点 P 同时满足 S1=0 和 S2=0,那么对任何 λ,S1+λS2 在 P 处的值都是 0+λ⋅0=0:
S1+λS2=0经过 S1=0 与 S2=0 的所有公共点。
一个二次曲线由 5 个条件确定。公共点用掉 4 个,剩下一个参数 λ:
- 写族:找两条容易写出的、都过这些点的曲线 S1、S2(常常是直线的乘积)。
- 定参数:用剩下的条件(再过一点、是抛物线、是圆……)列出 λ 的方程。
- 查漏:别忘了 S2=0 本身(λ=∞)。
过四点 A,B,C,D 时,最方便的两条是“两组对边”:S1=AB⋅CD,S2=BC⋅DA(每个记号代表那条直线的方程左边)。圆与圆也可以:两圆相减(λ=−1)就得到公共弦所在直线。
先猜后证
经过 (2,0)、(0,1)、(−2,0)、(0,−1) 四点的抛物线有几条?
先选定答案,才能看到结论。
✓ 猜对了!✗ 和你想的不一样——这正是值得停一下的地方。
过这四点的二次曲线都在族 x2+4y2−4+λxy=0 里(外加 xy=0)。抛物线型要求 B2−4AC=λ2−16=0,即 λ=±4。
可是 λ=4 给出 (x+2y)2=4,λ=−4 给出 (x−2y)2=4——都是两条平行直线,不是抛物线。所以一条也没有。原因:这四点是平行四边形的顶点,它的两组对边恰好是那两对平行线。在上面的图里按 λ=±4 看看。
跟着做一遍
过椭圆 x² + 4y² = 4 与两坐标轴的四个交点
第 1 / 6 步 -
两条已知曲线 S1=x2+4y2−4 是椭圆,S2=xy 是两条坐标轴。它们交于 (±2,0)、(0,±1)。
S1=x2+4y2−4,S2=xy
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一族曲线
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型在何处改变
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越过分界
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别漏了 λ = ∞
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用第五个点定 λ
什么时候不灵
族只保证“过公共点”。如果两条曲线的公共点不足四个实点(比如两圆只有两个交点),S1+λS2=0 仍然过这些实点,但这时它不再是“过这些点的全部”二次曲线——过两个点的二次曲线还有三个自由度。对两个圆,S1+λS2=0(λ=−1)恰好给出过两圆交点的全部圆,因为“是圆”本身又用掉了两个条件。
两圆 x2+y2=4 与 x2+y2−4x=0 的圆系。λ=−1 时得到什么?
练一练
圆 x2+y2=4 与圆 x2+y2−4x=0 的公共弦所在直线是 x=c。求 c。
提示 · 方向公共弦所在直线也过两个交点,它属于哪个族?
提示 · 方法取 λ=−1:两个方程相减,二次项消掉。
提示 · 第一步(x2+y2−4)−(x2+y2−4x)=4x−4。
求经过上题两圆的交点、且经过点 (−1,0) 的圆的圆心横坐标。
提示 · 方向设 x2+y2−4+λ(x2+y2−4x)=0。
提示 · 第一步(1−4)+λ(1+4)=0,λ=53。
完整解答方程 58(x2+y2)−512x−4=0,即 x2+y2−23x−25=0,圆心 (43,0)。
曲线族 x2+4y2−4+λxy=0 中经过点 (2,1) 的那一条对应的 λ 是多少?它是什么曲线?
提示 · 方法把 x=2,y=1 代入,得到 λ 的一次方程。
完整解答λ=−2,曲线 x2−2xy+4y2−4=0,B2−4AC=4−16<0 且不退化,是椭圆。
一条二次曲线经过矩形的四个顶点 (±2,±1) 和点 (3,0)。求它与 y 轴交点纵坐标的平方。
提示 · 方向找两条过四个顶点、又容易写的“曲线”:两组对边。
提示 · 方法一组对边 x=±2 合成 x2−4=0,另一组 y=±1 合成 y2−1=0。设 x2−4+λ(y2−1)=0。
提示 · 第一步代入 (3,0):5−λ=0,λ=5。
完整解答曲线 x2+5y2=9(一个椭圆)。令 x=0:y2=59。(λ=∞ 的 y2=1 不过 (3,0),没有漏解。)