拋物線的幾何性質(zhì)(一)

此為本系列的第一篇,日后不定期更新,第一次寫這方面的東西,表述可能不太清楚甚至有誤,見諒
本文閱讀難度較小,讀者只需要學(xué)習(xí)過初中平面幾何并且看得懂文字就可以輕松理解內(nèi)容
幾何無王者之道 —— 歐幾里得

????????????????????????????????????????????????? ? ? ? 定義
定義1.平面上,與一定點(diǎn)、一定直線的距離相等的點(diǎn)所構(gòu)成的軌跡,是拋物線(Parabola)

定義2.這個(gè)定點(diǎn)叫做焦點(diǎn)(Focus)
定義3.這個(gè)定直線叫做準(zhǔn)線(Directrix)
定義4.一條曲線關(guān)于一條直線軸對(duì)稱,這條直線叫做曲線的軸(Axis of symmetry)
定義5.曲線與它的軸的交點(diǎn)叫做頂點(diǎn)(Vertex)
定義5.一條曲線上,連接任意兩點(diǎn)構(gòu)造的直線叫做弦(Chord)
定義6.通過焦點(diǎn)的弦叫做焦點(diǎn)弦(Focus chord)
定義7.如果拋物線上兩點(diǎn)軸對(duì)稱,且兩點(diǎn)的連線經(jīng)過焦點(diǎn),那么這個(gè)線段叫做正焦弦(Latus rectum)(亦稱通徑)

????????????????????????????????????????????????????? ?命題
命題1.三角形任一外角平分線外分對(duì)邊成兩線段,這兩條線段和夾相應(yīng)的內(nèi)角的兩邊成比例

如圖,BE為△ABC外角的角平分線,那么有(AB / BC) = (AD / CD)
證明:
設(shè)∠CBD為α,∠ABC為β,∠CEB為θ
在△CBE中,由正弦定理得:
????(sinα / sinθ) = (CE / BC)
同理 [sin(α+β)?/ sinθ]?=?(AE / AB)
不難得出 sin(α+β) =?sinα
因此 (CE / BC) = (AE / AB)
整理得:
? ??(AB / BC) = (AE?/ CE)
證畢
此命題逆命題同樣成立
命題2.一拋物線上,一弦的延長(zhǎng)線交于準(zhǔn)線一點(diǎn),連接此交點(diǎn)與此拋物線焦點(diǎn),連接線段所在的射線平分關(guān)于弦的兩端點(diǎn)與焦點(diǎn)構(gòu)成的三角形的外角

如圖,拋物線上有一弦HF(圖中在動(dòng)的點(diǎn)為H),其延長(zhǎng)線交準(zhǔn)線于點(diǎn)I,拋物線焦點(diǎn)為E,F(xiàn)E延長(zhǎng)線交拋物線于點(diǎn)G,線段EI所在的射線平分外角∠GEH
證明:

過點(diǎn)F、H分別作準(zhǔn)線垂線FJ、HK
容易證明△KHI∽△JFI
因此有:
????(IH / IF) = (KH / JF)
又因?yàn)?HE = KH,F(xiàn)E = JF(定義1)
因此:
????(IH / IF) = (HE / FE)
所以EI所在的射線平分∠GEH(命題1)
命題3.一條拋物線的正焦弦長(zhǎng)度是此拋物線頂點(diǎn)到焦點(diǎn)距離的4倍

如圖,頂點(diǎn)記為H,則有FG = 4HE
證明:

過F作準(zhǔn)線垂線交于I
容易證明四邊形IOEF為正方形
則?
????OE = EF
因?yàn)?EH = OH,EH + OH = OE
因此,OE = 2HE = EF
又因?yàn)镕E = EG(命題7)FE + EG = FG
因此,F(xiàn)G = 2FE = 4HE
證畢
命題4.一拋物線上一點(diǎn),作這條拋物線的切線,切線與準(zhǔn)線的交點(diǎn)與焦點(diǎn)構(gòu)成的線段、切點(diǎn)與焦點(diǎn)構(gòu)成的線段所在的兩條射線的夾角為90°

證明:

仍然用命題2的圖,可以看到圖中運(yùn)動(dòng)的點(diǎn)不斷靠近另一點(diǎn)時(shí),外角也不斷逼近180°
那么,當(dāng)動(dòng)點(diǎn)與“定點(diǎn)”的距離非常非常小的時(shí)候,角平分線所平分的角可以看作180°,那么命題也就成立了

如圖,在此情況下還有 GF = FE,∠GHF = ∠EHF,全等可證,這里不作贅述了
以上為本文全部?jī)?nèi)容,第一次投稿,希望多多指教
