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如何正确理解圆锥曲线的“切线”的定义

2009-06-03刘新昌

现代教育信息 2009年2期
关键词:切线交点一元二次方程

刘新昌

(新疆农一师塔里木高级中学843300)

在以前的教学中,有同事和学生就“什么是曲线的切线?”的观点不一致。有人认为:“从初中圆的知识切线可知,当直线与曲线有一个公共点时,直线叫做曲线过该点的切线。”也有人说:“直线是否是曲线过该点的切线与直线和曲线的交点个数无关。”还有许多人无从判断,说不清道不明。下面就这一点,谈一谈我个人的观点。

首先,切线这一概念是在初中三年级几何的圆中第一次学习,当一条直线与圆只有一个公共点时,我们就说这条直线是圆的一条切线。同时我们在高中计算与圆的切线有关问题时,方法之一就是用圆和直线的方程建立方程组,再得到一个一元二次方程,令其判别式等于零。实质就是让直线与圆只有一个公共点。

那么能不能将圆的切线推广为一般曲线的切线呢?也就是说能不能认为一般曲线的切线与曲线也只有一个公共点呢?通过我们在实际学习当中求某些圆锥的曲线时,会发现求出的直线与圆锥曲线却有2个甚至多个公共点,或者有许多直线与曲线只有一个公共点,但这些直线却不是曲线的切线。这用我们通常理解的“切线与曲线只有一个公共点”无法解释。

如图:

AB直线与曲线只有一个交点D,但不是曲线的切线。直线PQ虽然与曲线有2个交点,但确是曲线在P处的切线。可见曲线的切线不一定与曲线只有一个交点。

那么要搞清楚这一问题,我们首先要从圆锥曲线的切线的定义入手。

圆锥曲线的切线定义是:

在曲线的某点A附近取点B,并使B沿曲线不断接近A。这样直线AB的极限位置就是曲线在点A的切线。

这是切线在高等数学中的唯一定义,在高中数学的必修3中就运用了这一定义,精确的定义了曲线在某点或过某点的切线。通过定义我们知道如果是圆的切线,的确切线与圆只有一个交点。但是求圆锥曲线的切线则不能错误的用“只有一个交点”来确定。

通过以上的解释我们应该清楚,在以后计算有关圆锥曲线的切线时,必须依照定义去做,且不可不分前提而简单的用“只有一个交点”来判断圆锥曲线的切线。接下来我们通过几个例题来说明。下面再举出几个例子供大家参考:

例如,利用导数我们可以轻易的计算出 在(0,0)点的切线就是直线y=0。

而直线 、 虽然与曲线 只有一个公共点,但是x=0、y=-x等都不是其切线。

再如y=sinx,在(0,0)点的切线是y=x。

而直线 、 虽然与曲线y=sinx只有一个公共点,但是如x=0、y=-x等都不是切线。

具体的切线方程可以求导得出,在 处的切线方程是:

收稿日期:2009-03-10

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