高中數(shù)學(xué) 圓錐曲線
同學(xué)們?cè)趯W(xué)習(xí)圓錐曲線的時(shí)候,往往只知道它的方程,但在幾何上看,它們是怎么回事呢?為什么叫作圓錐曲線呢?
幾何截面上看
用一個(gè)平面去截一個(gè)二次錐面,得到的交線就稱為圓錐曲線(conic sections)。通常提到的圓錐曲線包括橢圓,雙曲線和拋物線,但嚴(yán)格來講,它還包括一些退化情形。具體而言:
1) 當(dāng)平面與二次錐面的母線平行,且不過圓錐頂點(diǎn),結(jié)果為拋物線。
2) 當(dāng)平面與二次錐面的母線平行,且過圓錐頂點(diǎn),結(jié)果退化為一條直線。
3) 當(dāng)平面只與二次錐面一側(cè)相交,且不過圓錐頂點(diǎn),結(jié)果為橢圓。
4) 當(dāng)平面只與二次錐面一側(cè)相交,且不過圓錐頂點(diǎn),并與圓錐的對(duì)稱軸垂直,結(jié)果為圓。
5) 當(dāng)平面與二次錐面兩側(cè)都相交,且不過圓錐頂點(diǎn),結(jié)果為雙曲線(每一支為此二次錐面中的一個(gè)圓錐面與平面的交線)。
6) 當(dāng)平面與二次錐面兩側(cè)都相交,且過圓錐頂點(diǎn),結(jié)果為兩條相交直線。
7)當(dāng)平面與二次錐面的兩側(cè)都不相交,且過圓錐頂點(diǎn),結(jié)果為一點(diǎn)。
注意,上述曲線類中不含有二次曲線:兩平行直線。

證明兩種定義的等價(jià)性
由比利時(shí)數(shù)學(xué)家G.F.Dandelin 1822年得出的冰淇淋定理證明了圓錐曲線幾何定義與焦點(diǎn)-準(zhǔn)線定義的等價(jià)性。
即有一以Q為頂點(diǎn)的圓錐(蛋筒),有一平面π'(你也可以說是餅干)與其相截得到了圓錐曲線,作球與平面π'及圓錐相切,在曲線為橢圓或雙曲線時(shí)平面與球有兩個(gè)切點(diǎn),拋物線只有一個(gè)(或者另一個(gè)在無窮遠(yuǎn)處),則切點(diǎn)為焦點(diǎn)。又球與圓錐之交為圓,設(shè)以此圓所在平面π與π'之交為直線d(曲線為圓時(shí)d為無窮遠(yuǎn)線),則d為準(zhǔn)線。
圖只畫了橢圓,證明對(duì)拋物線雙曲線都適用,即證,任一個(gè)切點(diǎn)為焦點(diǎn),d為準(zhǔn)線。

證:假設(shè)P為曲線上一點(diǎn),聯(lián)線PQ交圓O于E。設(shè)平面π′與π的交角為α,圓錐的母線(如PQ)與平面π的交角為β。設(shè)P到平面π 的垂足為H,H到直線d的垂足為R,則PR為P到d的垂線(三垂線定理),而∠PRH=α。因?yàn)镻E、PF同為圓球之切線,得PE=PF。
如此則有:PR·sinα=PE·sinβ=PF·sinβ=PH
其中:PF/PR=sinα/sinβ為常數(shù)。


好了,以上就是關(guān)于圓錐曲線的小知識(shí),相信大家都對(duì)圓錐曲線有了更深的理解!