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[摘 要]圆锥曲线是解析几何的重要内容,也是我们在高中阶段学习的重要内容,他是我国高考数学考查的重点、热点内容之一,也是后续学习高等数学的基础。圆锥曲线的学习应引起老师、同学们的重视。我们所谈圆锥曲线即指椭圆、双曲线、抛物线。什么叫椭圆?什么叫双曲线?什么叫抛物线?这些圆锥曲线的性质是什么?又如何在实际生活中运用这些圆锥曲线的性质呢?这就是本文我们要探讨的问题。
[关键词]圆锥曲线;性质;应用
中图分类号:TP473 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2019)14-0031-01
大家知道,对解析几何问题的研究是利用代数的解题方法。加强对于圆锥曲线分类与性质的研究,在一定程度上可以帮助学生打开解题思路、提高解题技巧,同时培养学生以数学思维能力、创新能力为代表的综合能力。作为高中数学教师的我们,更要注重对学生圆锥曲线性质及其推广应用的教学。
一、圆锥曲线的定义
圆锥曲线包括椭圆(圆为椭圆的特例),抛物线,双曲线。圆锥曲线(二次曲线)的(不完整)统一定义:到定点(焦点)的距离与到定直线(准线)的距离的商是常数e(离心率)的点的轨迹。当e>1时,为双曲线的一支,当e=1时,为抛物线,当0<e<1时,为椭圆,当e=0时,为一点。
二、圆锥曲线的分类
我们所谈圆锥曲线即指椭圆、双曲线、抛物线。
1、椭圆
椭圆(Ellipse)是平面内到定点F1、F2的距离之和等于常数(大于|F1F2|)的动点P的轨迹,F1、F2称为椭圆的两个焦点。这个点到两个焦点的距离和为2a,其数学表达式为:|PF1|+|PF2|=2a(2a>|F1F2|)一般情况下,我们称这条确定的直线为椭圆的准线,e就是我们经常说的椭圆的离心率。
2、双曲线
我们把平面内与两个定点F1,F2的距离的差的绝对值等于一个常数(常数为2a,小于|F1F2|)的轨迹称为双曲线,即:│|PF1|-|PF2│|=2a,定点叫双曲线的焦点,定直线叫双曲线的准线,e为双曲线的离心率。双曲线准线的方程为
![](https://www.soolun.com/img/pic.php?url=file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml9220\wps11.jpg)
(焦点在x轴上)或
![](https://www.soolun.com/img/pic.php?url=file:///C:\DOCUME~1\ADMINI~1\LOCALS~1\Temp\ksohtml9220\wps12.jpg)
(焦点在y轴上)。
3、抛物线
抛物线是指平面内到一个定点F(焦点)和一条定直线l(准线)距离相等的点的轨迹。其中定点叫抛物线的焦点,定直线叫抛物线的准线。抛物线也是圆锥曲线的一种,即圆锥面与平行于某条母线的平面相截而得的曲线。抛物线在合适的坐标变换下,也可看成二次函数图像。
三、圆锥曲线的基本性质
1、椭圆的基本性质
平面内一个动点到一个定点与一条定直线的距离之比是一个小于1的正常数e。平面内一个动点到两个定点(焦点)的距离和等于定长2a的点的集合(设动点为P,两个定点为F1和F2,则PF1+PF2=2a)。定点是椭圆的焦点,定直线是椭圆的准线,常数e是椭圆的离心率。如图所示:
标准方程:(1)、中心在原点,焦点在x轴上的椭圆标准方程:
,其,
(2)、中心在原点,焦点在y轴上的椭圆标准方程:
,其中,
参数方程:;(θ为参数,0≤θ≤2π)
2、双曲线的基本性质。
对于圆锥曲线中双曲线的学习,在高中阶段,我们需要掌握其基本性质。
當双曲线的焦点在x轴上时,双曲线的渐近线方程是;而当双曲线的焦点在y轴上时,双曲线的渐近线方程是。当实轴长与虚轴长相等时,即2a=2b,此时双曲线被称为等轴双曲线,它的渐近线方程就为y=x与y=-x,而标准方程是x2-y2=C,其中C≠0;离心率:由于a=b,所以c=√2a,e=c/a=√2。取值范围:│x│≥a(焦点在x轴上)或者│y│≥a(焦点在y轴上)。对称性:关于坐标轴和原点对称,其中关于原点成中心对称。常数e是双曲线的离心率,其中e>1。
标准方程:1、中心在原点,焦点在x轴上的双曲线标准方程:
(其中a>0,b>0,c?=a?+b?).
2、中心在原点,焦点在y轴上的双曲线标准方程:
(其中a>0,b>0,c?=a?+b?).
参数方程:x=asecθ;y=btanθ(θ为参数)
3、抛物线的基本性质
抛物线是指平面内到一个定点F(焦点)和一条定直线l(准线)距离相等的点的轨迹。其中定点叫抛物线的焦点,定直线叫抛物线的准线,它有许多表示方法,例如参数表示,标准方程表示等等。
标准方程:
右开口抛物线: 左开口抛物线: 上开口抛物线: 下开口抛物线: [p为焦准距]
切线方程
抛物线y2=2px上一点(x0,y0)处的切线方程为:
抛物线y2=2px上过焦点斜率为k的方程为:y=k(x-p/2)
四、圆锥曲线的应用
圆锥曲线的应用非常广泛,它在日常生活中很常见,天体的运行时的轨迹经常用圆锥曲线来描述,圆锥曲线的光学性质的应用及圆锥截面的反射特性用于探照灯,射电望远镜和一些光学望远镜的设计等,要想使学生在圆锥曲线的学习上有较大的进步、发展,培养同学们的创新能力、自主学习能力等各种综合能力,这就要对圆锥曲线的这些基本性质同样进行深入的研究
五、结末
圆锥曲线是我国高考数学考查的重点、热点内容之一,圆锥曲线在历年高考试题中都会出现,其涉及的题型范围也很广泛,且分值都较高,学生在圆锥曲线上没有太多的解题技巧,这就要求作为高中数学教师的我们,加强学生对于圆锥曲线的基本性质的理解与掌握,加深对圆锥曲线的学习和研究,不断提高学生的解题技巧、扩展学生的数学思维。
参考文献
[1]郑崇友.几何学引论(第二版).北京.高等教育出版社,2005年
[2]杨丽.抛物线焦点弦的性质及其应用[J]科技信息
[3]李满春.高中课堂之变式教学[J]数理化学习
作者简介
杨金文(1980年9月),男,四川广元人,硕士,中学数学一级教师,主要从事数学教学、高考数学及解析数论的研究。
[关键词]圆锥曲线;性质;应用
中图分类号:TP473 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2019)14-0031-01
大家知道,对解析几何问题的研究是利用代数的解题方法。加强对于圆锥曲线分类与性质的研究,在一定程度上可以帮助学生打开解题思路、提高解题技巧,同时培养学生以数学思维能力、创新能力为代表的综合能力。作为高中数学教师的我们,更要注重对学生圆锥曲线性质及其推广应用的教学。
一、圆锥曲线的定义
圆锥曲线包括椭圆(圆为椭圆的特例),抛物线,双曲线。圆锥曲线(二次曲线)的(不完整)统一定义:到定点(焦点)的距离与到定直线(准线)的距离的商是常数e(离心率)的点的轨迹。当e>1时,为双曲线的一支,当e=1时,为抛物线,当0<e<1时,为椭圆,当e=0时,为一点。
二、圆锥曲线的分类
我们所谈圆锥曲线即指椭圆、双曲线、抛物线。
1、椭圆
椭圆(Ellipse)是平面内到定点F1、F2的距离之和等于常数(大于|F1F2|)的动点P的轨迹,F1、F2称为椭圆的两个焦点。这个点到两个焦点的距离和为2a,其数学表达式为:|PF1|+|PF2|=2a(2a>|F1F2|)一般情况下,我们称这条确定的直线为椭圆的准线,e就是我们经常说的椭圆的离心率。
2、双曲线
我们把平面内与两个定点F1,F2的距离的差的绝对值等于一个常数(常数为2a,小于|F1F2|)的轨迹称为双曲线,即:│|PF1|-|PF2│|=2a,定点叫双曲线的焦点,定直线叫双曲线的准线,e为双曲线的离心率。双曲线准线的方程为
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(焦点在x轴上)或
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(焦点在y轴上)。
3、抛物线
抛物线是指平面内到一个定点F(焦点)和一条定直线l(准线)距离相等的点的轨迹。其中定点叫抛物线的焦点,定直线叫抛物线的准线。抛物线也是圆锥曲线的一种,即圆锥面与平行于某条母线的平面相截而得的曲线。抛物线在合适的坐标变换下,也可看成二次函数图像。
三、圆锥曲线的基本性质
1、椭圆的基本性质
平面内一个动点到一个定点与一条定直线的距离之比是一个小于1的正常数e。平面内一个动点到两个定点(焦点)的距离和等于定长2a的点的集合(设动点为P,两个定点为F1和F2,则PF1+PF2=2a)。定点是椭圆的焦点,定直线是椭圆的准线,常数e是椭圆的离心率。如图所示:
标准方程:(1)、中心在原点,焦点在x轴上的椭圆标准方程:
,其,
(2)、中心在原点,焦点在y轴上的椭圆标准方程:
,其中,
参数方程:;(θ为参数,0≤θ≤2π)
2、双曲线的基本性质。
对于圆锥曲线中双曲线的学习,在高中阶段,我们需要掌握其基本性质。
當双曲线的焦点在x轴上时,双曲线的渐近线方程是;而当双曲线的焦点在y轴上时,双曲线的渐近线方程是。当实轴长与虚轴长相等时,即2a=2b,此时双曲线被称为等轴双曲线,它的渐近线方程就为y=x与y=-x,而标准方程是x2-y2=C,其中C≠0;离心率:由于a=b,所以c=√2a,e=c/a=√2。取值范围:│x│≥a(焦点在x轴上)或者│y│≥a(焦点在y轴上)。对称性:关于坐标轴和原点对称,其中关于原点成中心对称。常数e是双曲线的离心率,其中e>1。
标准方程:1、中心在原点,焦点在x轴上的双曲线标准方程:
(其中a>0,b>0,c?=a?+b?).
2、中心在原点,焦点在y轴上的双曲线标准方程:
(其中a>0,b>0,c?=a?+b?).
参数方程:x=asecθ;y=btanθ(θ为参数)
3、抛物线的基本性质
抛物线是指平面内到一个定点F(焦点)和一条定直线l(准线)距离相等的点的轨迹。其中定点叫抛物线的焦点,定直线叫抛物线的准线,它有许多表示方法,例如参数表示,标准方程表示等等。
标准方程:
右开口抛物线: 左开口抛物线: 上开口抛物线: 下开口抛物线: [p为焦准距]
切线方程
抛物线y2=2px上一点(x0,y0)处的切线方程为:
抛物线y2=2px上过焦点斜率为k的方程为:y=k(x-p/2)
四、圆锥曲线的应用
圆锥曲线的应用非常广泛,它在日常生活中很常见,天体的运行时的轨迹经常用圆锥曲线来描述,圆锥曲线的光学性质的应用及圆锥截面的反射特性用于探照灯,射电望远镜和一些光学望远镜的设计等,要想使学生在圆锥曲线的学习上有较大的进步、发展,培养同学们的创新能力、自主学习能力等各种综合能力,这就要对圆锥曲线的这些基本性质同样进行深入的研究
五、结末
圆锥曲线是我国高考数学考查的重点、热点内容之一,圆锥曲线在历年高考试题中都会出现,其涉及的题型范围也很广泛,且分值都较高,学生在圆锥曲线上没有太多的解题技巧,这就要求作为高中数学教师的我们,加强学生对于圆锥曲线的基本性质的理解与掌握,加深对圆锥曲线的学习和研究,不断提高学生的解题技巧、扩展学生的数学思维。
参考文献
[1]郑崇友.几何学引论(第二版).北京.高等教育出版社,2005年
[2]杨丽.抛物线焦点弦的性质及其应用[J]科技信息
[3]李满春.高中课堂之变式教学[J]数理化学习
作者简介
杨金文(1980年9月),男,四川广元人,硕士,中学数学一级教师,主要从事数学教学、高考数学及解析数论的研究。