“定比分弦”原理深度剖析

先來談?wù)勛詈唵蔚膾佄锞€。眾所周知,拋物線上一點(diǎn)到焦點(diǎn)F的距離等于該點(diǎn)到準(zhǔn)線的距離。
因此對于上圖,F(xiàn)將焦點(diǎn)弦AB分為兩段,過弦端點(diǎn)AB分別作準(zhǔn)線的垂線。A,B到焦點(diǎn)距離分別為L1,L2,A,B到準(zhǔn)線距離分別為d1,d2,則L1=d1,L2=d2。
對于AB傾斜角θ,可以轉(zhuǎn)化到上面的那個(gè)角(如圖所示),在圖中的直角三角形中,可得出:
cosθ=d1-d2/L1+L2=L1-L2/L1+L2,設(shè)L1=kL2,則cosθ=k-1/k+1結(jié)論得證。

而對于將要講述的橢圓和雙曲線,則有必要提及到圓錐曲線的第二定義:平面內(nèi)一動點(diǎn)P,一定點(diǎn)F,一定直線,若P到F距離與P到定直線距離的比值恒定=e,則P點(diǎn)運(yùn)動軌跡為圓錐曲線(橢圓/雙曲線/拋物線)。若0<e<1范圍內(nèi),則運(yùn)動軌跡為橢圓;若e=1,則運(yùn)動軌跡為拋物線;若e>1,則運(yùn)動軌跡為雙曲線。有定義則必有性質(zhì),因此,對于圓錐曲線,均有焦點(diǎn)和準(zhǔn)線,對于焦點(diǎn)在x軸的橢圓,x=±a^2/c為其準(zhǔn)線。(參考:圓錐曲線第二定義)
因此,同上做法作兩條垂線。L1/d1=L2/d2=e,則L1=ed1,L2=ed2
cosθ=d1-d2/L1+L2=d1-d2/ed1+ed2
ecosθ=d1-d2/d1+d2
設(shè)L1=kL2,則d1=kd2,ecosθ=kd2-d2/kd2+d2=k-1/k+1,結(jié)論得證

對于雙曲線同理。
L1/d1=L2/d2=e,則L1=ed1,L2=ed2
cosθ=d1-d2/L1+L2=d1-d2/ed1+ed2
設(shè)L1=kL2,則d1=kd2,ecosθ=kd2-d2/kd2+d2=k-1/k+1,結(jié)論得證
綜上,有ecosθ=k-1/k+1,由于原公式中θ視為傾斜角,k為長段分弦比短段分弦(≥1)
所以最終公式為|ecosθ|=k-1/k+1