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轨迹问题是平面解析几何教学的重点与难点,特别是一些定义变式的轨迹问题,比如,平面内到两定点距离的积(商)等于定长的点的轨迹是什么?对于后者,很难用“粉笔加黑板”等方式解答.而几何画板具有强大的动态功能,对于轨迹问题,可以直观动态呈现其生成的过程.下面运用几何画板探究以上两个问题.
问题1:探究平面内到两定点距离的积为定长的点P的轨迹.
(1)在x轴上作一点F1,选择y轴,点击【变换】|【标记镜面】,作F1的反射点F2.在平面内作射线OD,在OD上取点M,度量OM的距离.在射线上另取一点R,度量OR的距离,并计算(OM/OR)×1厘米.
(2)以点F1为圆心,OR为半径作圆⊙C1,再以点F2为圆心,(OM/OR)×1厘米为半径作圆⊙C2,作两圆的两个交点.分别构造两交点关于点R的轨迹,即可得到点P的轨迹图形.
(3)构造线段PF1,PF2.并度量PF1,PF2,F1F2的长度.设置文本a2=OM(定长),计算PF1×PF2的值(必为a2),隐藏计算(OM/OR)×1所得数据.在页面空白处输入操作说明:①拖动点R,即可观察点P的变化情况;②拖动点M改变a2的数值;③拖动点F1改变两定点之间的距离.
(4)拖动点R,可观察到动点P的轨迹生成及PF1×PF2的值,可制表展示PF1,PF2,PF1×PF2之间的关系;其次,从一般到特殊观察轨迹的形状及其变化规律,当两定点间距离一定时,改变积的值,轨迹呈现三种不同的形状,该轨迹图形被称为卡西尼卵形线.探讨发现:拖动点M时,点的轨迹图形是不断发生变化的,当积的值足够大时,图形呈链条形状,如图1.当两定点间距离为2c=2a,动点P与两定点的距离的乘积为a2时,点P的轨迹是一个曲线交叉的形状,人们也称之为伯努利双纽线,是卡西尼卵形线在a=c时的特例,如图2.若积的值减小时,轨迹图形呈眼镜形状,如图3.
图1(链条形状)
图2(双纽线)图3(眼镜形状)
问题2:探究平面内到两定点距离的商等于定长的点P的轨迹.
(1)在x轴上作一点F1,选择y轴,点击【变换】|【标记镜面】,作点F1的反射点F2.在平面内作射线OD,在OD上取点M,度量OM的距离.在射线上另取一点R,度量OR的距离.计算(OM×OR)÷1厘米.
(2)以点F1为圆心,OR为半径作圆⊙C1,再以点F2为圆心、(OM×OR)÷1厘米为半径作圆⊙C2,构造两圆的两个交点.分别构造两个交点关于点R的轨迹,得到点P的轨迹图形.
(3)构造线段PF1,PF2.并度量PF1,PF2,F1F2的长度.设置文本a2=OM(定长),计算PF2/PF1的值(必为a2),隐藏计算(OM×OR)÷1所得数据.在页面空白处输入操作说明:①拖动点R,即可观察点P的变化情况;②拖动点M改变a2的数值;③拖动点F1改变两定点之间的距离.
(4)拖动点R可观察点P的轨迹生成过程,再拖动点M,观察发现:①当a≠1时,轨迹的图形是一个圆,该圆也被人们称之为阿波罗尼斯圆,如图4;②当a=1时,轨迹图形是一条直线,该直线为线段F1F2的垂直平分线,如图5.
图4(轨迹是一个圆)
图5(轨迹是一条直线)
(责任编辑金铃)
问题1:探究平面内到两定点距离的积为定长的点P的轨迹.
(1)在x轴上作一点F1,选择y轴,点击【变换】|【标记镜面】,作F1的反射点F2.在平面内作射线OD,在OD上取点M,度量OM的距离.在射线上另取一点R,度量OR的距离,并计算(OM/OR)×1厘米.
(2)以点F1为圆心,OR为半径作圆⊙C1,再以点F2为圆心,(OM/OR)×1厘米为半径作圆⊙C2,作两圆的两个交点.分别构造两交点关于点R的轨迹,即可得到点P的轨迹图形.
(3)构造线段PF1,PF2.并度量PF1,PF2,F1F2的长度.设置文本a2=OM(定长),计算PF1×PF2的值(必为a2),隐藏计算(OM/OR)×1所得数据.在页面空白处输入操作说明:①拖动点R,即可观察点P的变化情况;②拖动点M改变a2的数值;③拖动点F1改变两定点之间的距离.
(4)拖动点R,可观察到动点P的轨迹生成及PF1×PF2的值,可制表展示PF1,PF2,PF1×PF2之间的关系;其次,从一般到特殊观察轨迹的形状及其变化规律,当两定点间距离一定时,改变积的值,轨迹呈现三种不同的形状,该轨迹图形被称为卡西尼卵形线.探讨发现:拖动点M时,点的轨迹图形是不断发生变化的,当积的值足够大时,图形呈链条形状,如图1.当两定点间距离为2c=2a,动点P与两定点的距离的乘积为a2时,点P的轨迹是一个曲线交叉的形状,人们也称之为伯努利双纽线,是卡西尼卵形线在a=c时的特例,如图2.若积的值减小时,轨迹图形呈眼镜形状,如图3.
图1(链条形状)
图2(双纽线)图3(眼镜形状)
问题2:探究平面内到两定点距离的商等于定长的点P的轨迹.
(1)在x轴上作一点F1,选择y轴,点击【变换】|【标记镜面】,作点F1的反射点F2.在平面内作射线OD,在OD上取点M,度量OM的距离.在射线上另取一点R,度量OR的距离.计算(OM×OR)÷1厘米.
(2)以点F1为圆心,OR为半径作圆⊙C1,再以点F2为圆心、(OM×OR)÷1厘米为半径作圆⊙C2,构造两圆的两个交点.分别构造两个交点关于点R的轨迹,得到点P的轨迹图形.
(3)构造线段PF1,PF2.并度量PF1,PF2,F1F2的长度.设置文本a2=OM(定长),计算PF2/PF1的值(必为a2),隐藏计算(OM×OR)÷1所得数据.在页面空白处输入操作说明:①拖动点R,即可观察点P的变化情况;②拖动点M改变a2的数值;③拖动点F1改变两定点之间的距离.
(4)拖动点R可观察点P的轨迹生成过程,再拖动点M,观察发现:①当a≠1时,轨迹的图形是一个圆,该圆也被人们称之为阿波罗尼斯圆,如图4;②当a=1时,轨迹图形是一条直线,该直线为线段F1F2的垂直平分线,如图5.
图4(轨迹是一个圆)
图5(轨迹是一条直线)
(责任编辑金铃)