A-Level数学:直线与抛物线只有一个交点,怎样用判别式核对相切?

做A-Level数学的参数题,图像看起来擦过一次,并不能代替代数判断。下面用一条直线与一条完整抛物线练习相切条件,例题为原创。不同考试局和科目版本的具体要求,仍需对照自己的课程大纲。

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把交点问题变成二次方程

设抛物线为y=x²,直线为y=2x+k,x取所有实数。交点的横坐标同时满足两条式子,因此x²=2x+k,整理为x²-2x-k=0。方程系数分别是1、-2、-k,最后一项的符号特别容易抄错。

判别式为(-2)²-4×1×(-k)=4+4k。大于零有两个不同实根,等于零有重根,小于零没有实根。对应到本题,就是两处相交、相切和没有实交点。

用重根找到切点

令4+4k=0,得到k=-1。此时方程变成x²-2x+1=0,即(x-1)²=0,所以唯一横坐标为1,纵坐标为1。切线是y=2x-1,切点为(1,1)。

把切点代回直线与抛物线,两边都得到1;再检查两函数的差为x²-(2x-1)=(x-1)²,除切点外始终为正。这也说明直线在整条抛物线下方,并在该点接触。

用导数作独立检验

抛物线导数为2x,在x=1处斜率为2,与直线的斜率相同。两条曲线既共享该点,又具有相同的一阶方向,和代数重根给出的结论一致。

若题目还没有涉及导数,可以保留代回与完全平方的检查。已经学习导数的同学,则应把判别式与切线斜率两条思路连接起来,而不是把它们背成两个互不相关的技巧。

一个交点不总等于相切

本题讨论的是非退化二次函数与非竖直直线,且定义域没有截断。在别的问题里,限制x的范围可能只保留一个普通交点;两条直线也可能只有一个交点而互相穿过。因此“只有一个交点”必须连同对象与条件一起使用。

自查时可分别取k=0和k=-2,确认前者有两个实交点、后者没有。咨询课程衔接时,说明考试局、数学科目代码以及卡在联立、判别式还是导数检验,比只说“切线题难”更具体。

延伸阅读:A-Level数学对数不等式:解出上界以后,别漏掉定义域。

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