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114分科測驗數學甲 第4題 詳解

二次曲線・垂直線 · 多選 · 題目出處:114 學年度分科測驗 數學甲 考科(大學入學考試中心)

題目
試從下列坐標平面上的二次曲線中,選出與所有的鉛直線(垂直於 x 軸的直線)都相交的選項。
(1) x²/9+y²/4=1 (2) x²/9−y²/4=1 (3) −x²/9+y²/4=1 (4) y=(4/9)x² (5) x=(4/9)y²

答案(3)(4)看逐步解析 ↓

逐步解析

  1. 1

    翻譯條件

    本題考二次曲線的「xx 值範圍」,先把幾何條件翻譯成代數:曲線與每一條鉛直線 x=cx=c 都相交 ⇔\Leftrightarrow 對任意實數 cc,曲線上都存在 xx 坐標等於 cc 的點 ⇔\Leftrightarrow 曲線在 xx 方向的範圍是全體實數。所以逐一檢查各曲線 xx 能取到哪些值即可,完全不必畫精確圖。
  2. 2

    判析(1)(2)

    (1) 橢圓 x29+y24=1\dfrac{x^2}{9}+\dfrac{y^2}{4}=1:因 y24≥0\dfrac{y^2}{4}\ge0,得 x29≤1\dfrac{x^2}{9}\le1,即 −3≤x≤3-3\le x\le3;鉛直線 x=4x=4 與它不相交,錯誤。(2) 雙曲線 x29−y24=1\dfrac{x^2}{9}-\dfrac{y^2}{4}=1(左右開口):移項得 x29=1+y24≥1\dfrac{x^2}{9}=1+\dfrac{y^2}{4}\ge1,即 x≤−3x\le-3 或 x≥3x\ge3;鉛直線 x=0x=0(yy 軸)與它不相交,錯誤。
  3. 3

    判析(3)

    (3) 雙曲線 −x29+y24=1-\dfrac{x^2}{9}+\dfrac{y^2}{4}=1(上下開口,貫軸為 yy 軸):移項得 y24=1+x29\dfrac{y^2}{4}=1+\dfrac{x^2}{9},對任意實數 xx 都解得 y=±21+x29y=\pm2\sqrt{1+\dfrac{x^2}{9}},故每條鉛直線 x=cx=c 都與它交於兩點,正確。
  4. 4

    判析(4)(5)

    (4) 拋物線 y=49x2y=\dfrac{4}{9}x^2:yy 是 xx 的函數,任一鉛直線 x=cx=c 恰交於一點 (c,49c2)\left(c,\dfrac{4}{9}c^2\right),正確。(5) 拋物線 x=49y2x=\dfrac{4}{9}y^2:開口向右,x=49y2≥0x=\dfrac{4}{9}y^2\ge0,鉛直線 x=−1x=-1 與它不相交,錯誤。
  5. 5

    確定答案

    與所有鉛直線都相交的是上下開口的雙曲線與開口向上的拋物線。答案選 (3)(4)。
答案
(3)(4)

關鍵觀念:#二次曲線 #截距 #函數圖形

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常見卡點
最大陷阱在 (2):想著「雙曲線兩支往無窮遠延伸、有漸近線,什麼直線都會碰到」就把 (2) 一起圈下去。判準只有一個——看哪個變數的平方項係數為正:x2x^2 項為正(左右開口)時 ∣x∣≥3|x|\ge3,中間整段 −3<x<3-3<x<3 是空隙;y2y^2 項為正(上下開口)的 (3) 才真正涵蓋所有 xx。動手把方程式移項成「某變數的範圍」再下判斷,不要憑圖感。

還是卡住嗎?

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