第 3 题 · 动画讲解

当 α 从 0° 到 180° 变化时,方程 x² + y²cos α = 1 表示的曲线形状怎样变化?—— 抓住 cos α 的"符号 + 大小"

题目:当 α 从 0° 到 180° 变化时,方程 x² + y²cos α = 1 表示的曲线的形状怎样变化?
α = 0°
cos α = 1.000
圆
α = 0°
圆曲线类型
圆焦点 / 轴的位置
(0, 0)焦点坐标
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x² + y² = 1
圆 椭圆(焦点 y 轴) 两条平行直线 双曲线(焦点 x 轴) 虚线:渐近线 / 辅助线

解标准解答(高考格式)

分析方程是关于 x、y 的二次式,但 y² 的系数是含参的 cos α。先看 cos α 的符号决定曲线类型(正→椭圆、零→直线、负→双曲线),再看大小决定"扁瘦"。

① 当 α = 0° 时,cos α = 1,方程即

x² + y² = 1

表示圆心为原点、半径为 1 的圆。

② 当 0° < α < 90° 时,0 < cos α < 1,方程可化为

x²/1 + y²/(1/cos α) = 1

表示焦点在 y 轴上的椭圆。因为 1/cos α > 1,所以长半轴为 √(1/cos α)、短半轴为 1(长轴在 y 轴上)。随着 α 增大,cos α 减小、1/cos α 增大,椭圆越来越"瘦高"。

③ 当 α = 90° 时,cos α = 0,方程化为

x² = 1,即 x = ±1

表示两条平行直线(这一步最容易漏掉)。

④ 当 90° < α < 180° 时,cos α < 0,方程可化为

x²/1 − y²/(1/|cos α|) = 1

表示焦点在 x 轴上的双曲线,渐近线为 y = ±x/√|cos α|。随着 α 增大,|cos α| 增大、1/|cos α| 减小,渐近线变缓,开口越来越"宽"。

⑤ 当 α = 180° 时,cos α = −1,方程化为

x² − y² = 1

表示以两坐标轴为渐近线的等轴双曲线。

综上:α 从 0° 到 180°,图形依次为 圆(α=0°)→ 焦点在 y 轴的椭圆,越来越瘦高 → 两条平行直线 x = ±1(α=90°)→ 焦点在 x 轴的双曲线,开口越来越宽 → 等轴双曲线(α=180°)。

注x 轴上的两个顶点 (±1, 0) 始终不动——因为 α 只改变 y² 的系数,不改变 x² 项。焦点的运动:椭圆焦点 (0, ±√(1/cos α − 1)) 在 α→90° 时趋向无穷远;越过 90° 后,双曲线焦点 (±√(1 + 1/|cos α|), 0) 从无穷远沿 x 轴回到 (±√2, 0)。

看动画观察要点

  1. α = 0°:正圆;注意此时焦点缩在原点(圆的"两个焦点重合")。
  2. 0° → 90°:椭圆被"往上往下"拉长,x 轴上的 ±1 顶点一动不动。
  3. α = 90°:椭圆被拉到无穷远,退化成两条竖直线 x = ±1——这是"退化情形",考试必写。
  4. 90° → 180°:双曲线从这两条竖直线"张开",开口越来越大,到 180° 变成等轴双曲线(渐近线斜率 −1、1)。
  5. 注意色彩切换:蓝=圆、绿=椭圆、橙=直线、紫=双曲线。

第 3 题 · 含参方程的形状变化 | 动画讲解 · 2026-11-14 | 配套学习站 read.zxyrec.site