设直线 ${l_1}:y = {k_1}x{ + }1,{l_2}:y{ = }{k_2}x - 1$,其中实数 ${k_1},{k_2}$ 满足 ${k_1}{k_2} + 2 = 0$.
【难度】
【出处】
2011年高考安徽卷(文)
【标注】
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证明 ${l_1}$ 与 ${l_2}$ 相交;标注答案解析反证法:
假设 ${l_1}$ 与 ${l_2}$ 不相交,则 ${l_1}$ 与 ${l_2}$ 平行,有\[{k_1} = {k_2},\]代入 ${k_1}{k_2} + 2 = 0$,得\[k_1^2 + 2 = 0,\]此与 ${k_1}$ 为实数的事实相矛盾,从而\[{k_1} \ne {k_2},\]即 ${l_1}$ 与 ${l_2}$ 相交. -
证明 ${l_1}$ 与 ${l_2}$ 的交点在椭圆 $2{x^2} + {y^2} = 1$ 上.标注答案解析解法一:
由\[{\begin{cases}
y = {k_1}x + 1, \\
y = {k_2}x - 1 ,\\
\end{cases}}\]得交点坐标为\[\left( {\dfrac{2}{{{k_2} - {k_1}}},\dfrac{{{k_2} + {k_1}}}{{{k_2} - {k_1}}}} \right),\]又 ${k_1}{k_2} + 2 = 0 , {k_2} = \dfrac{ - 2}{k_1}$,代入交点坐标得交点为\[\left( {\dfrac{{ - 2{k_1}}}{{{k_1^2} + 2}},\dfrac{{2 - {k_1^2}}}{{{k_1^2} + 2}}} \right),\]代入 $2{x^2} + {y^2}$ 得\[2{\left( {\dfrac{{ - 2{k_1}}}{{{k_1^2} + 2}}} \right)^2} + {\left( {\dfrac{{2 - {k_1^2}}}{{{k_1^2 }+ 2}}} \right)^2} = 1,\]所以 ${l_1}$ 与 ${l_2}$ 的交点在椭圆 $2{x^2} + {y^2} = 1$ 上.
解法二:
交点 $P$ 的坐标 $\left(x,y\right)$ 满足\[ {\begin{cases}
y - 1 = {k_1}x, \\
y + 1 = {k_2}x, \\
\end{cases}} \]故知 $x \ne 0$,从而\[ \begin{split}{\begin{cases}{k_1} = \dfrac{y - 1}{x}, \\
{k_2} = \dfrac{y + 1}{x}. \\
\end{cases}}\end{split} \]代入 ${k_1}{k_2} + 2 = 0$,得\[\dfrac{y - 1}{x} \cdot \dfrac{y + 1}{x} + 2 = 0,\]整理后,得\[2{x^2} + {y^2} = 1,\]所以交点 $P$ 在椭圆 $2{x^2} + {y^2} = 1$ 上.
题目
问题1
答案1
解析1
备注1
问题2
答案2
解析2
备注2