登陆注册
25247900000016

第16章 平面解析几何(4)

说明:(1)根据性质1和性质2,可将双曲线定义为:到一个定点的距离和到一条定直线的距离之比是一大于1的常数的点的轨迹,这个定点就是双曲线的一个焦点,这条定直线就是对应于这个焦点的一条准线,这个大于1的常数就是双曲线的离心率。

(2)双曲线方程与焦点坐标,准线方程的对应关系如下表所示:

双曲线方程焦点准线方程:

x2a2—y2b2=1(±c,0)x=±a2c。

y2a2—x2b2=1(0,±c)y=±a2c。

(x—x0)2a2—(y—y0)2b2=1(x0±c,y0)x=x0±a2c。

(y—y0)2a2—(x—x0)2b2=1(y0±c,x0)y=y0±a2c。

【抛物线的定义】

定义1:平面内到一个定点F和一条定直线l的距离相等(或者说距离之比等于1)的点的轨迹叫做抛物线,定点F叫做抛物线的焦点,定直线l叫做抛物线的准线。焦点到准线的距离叫做焦参数。

抛物线也就是点集M={P||PH|=d}={P||PF|d=1}其中F是焦点,d是P的到准线l的距离。

定义2:用一个不过直圆锥顶点的平面截直圆锥的侧面。当平面与直圆锥轴线的夹角等于圆锥的半顶角(即与直圆锥的母线平行)时,所截得的曲线叫做抛物线。

【抛物线的标准方程】

由于抛物线与坐标系的不同位置关系,抛物线的标准方程有四种不同形式,如下表所示:

方程焦点准线图形:

y2=2px(p>0)F(p2,0)x=—p2。

y2=—2px(p>0)F(0,—p20)x=p2。

x2=2px(p>0)F(0,p2)y=—p2。

x2=—2px(p>0)F(0,—p2)y=p2。

说明:(1)方程中p叫做焦参数,是焦点到准线的距离。

(2)抛物线的标准方程的“标准”二字的含义,从方程的特征来看:方程左端只含有x2或y2项并且系数为1,方程右端则只含有y的一次项或x的一项,系数可正可负;从曲线的特征来看:顶点位于坐标原点,焦点在坐标轴上,准线垂直于坐标轴。

【顶点在(x0,y0)对称轴平行于坐标轴的抛物线方程】

由于抛物线有不同的开口方向,方程有四种不同形式。

说明:(1)这四个方程是借助于坐标轴的平移公式,由抛物线的标准方程导出的。

(2)这四个方程对应的抛物线与标准方程的四种不同形式对应的抛物线有类似的性质。

(3)这四个方程展开后,可归结为Ax2+Dx+Ey+F=0(A≠0)或Cy2+Dx+Ey+F=0(C≠0)型的二元二次方程。

对于方程Ax2+Dx+Ey+F=0(A≠0),当E≠0时,它的曲线是抛物线(开口向下或向上),当E=0时,方程的图形可能是两条平行直线(D2-4AF>0),可能是两条重合直线(Dv2-4AF=0),可能没有轨迹,(D2-4AF<0)。

对于方程Cy2+Dx+Ey+F=0(C≠0),当D≠0时,它的曲线是抛物线(开口向左向右),当D=0时,方程的图象可能是两条平行直线(E2-4CF>0),可能是两条重合直线(E2-4CF=0),可能没有轨迹(E2-4CF<0)。

方程焦点准线图形:

(y—y0)2=2p(x—x0)(p>0)F(x0+p2,y0)x=x0—p2。

(y—y0)2=—2p(x—x0)(p>0)F(x0—p2,y0)x=x0+p2。

(x—x0)2=2p(y—y0)(p>0)F(x0,y0+p2)y=y0—p2。

(x—x0)2=—2p(y—y0)(p>0)F(x0,y0—p2)y=y0+p2。

【抛物线的性质】

抛物线y2=2px(p>0)的特征可由下述概念与结论表述:

顶点(抛物线与轴的交点):O(0,0);

轴(抛物线的对称轴):y=0(x轴);

通径(过焦点且垂直于轴的弦):H’H=2p;

焦参数(焦点到准线的距离):p=FK;

离心率(抛物线上各点到焦点的距离和到准线的距离之比):e=1;

表述抛物线y2=2py的特征的有关概念与结论,基于抛物线y2=2px的下述性质;

(1)对称性:抛物线是轴对称图形,并且只有唯一的对称轴,抛物线不是中心对称图形,是无心曲线。

(2)区域性:由y2=2px(p>0)可得x=y22p,y=2px,当x≥0时,y才有对应的实数值:对于y的任何实数值,x都有对应的实数值,因此抛物线y2=2px(p>0)上各点都在右半平面(原点除外),而且向右上和右下无限伸展。

说明:抛物线y2=-2px,x2=2px,x2=-2px等也有类似的特征与性质。

【曲线切线和法线的定义】

P和Q是曲线C上邻近的两点,P的定点,当Q点沿着曲线C无限地接近P点时,割线PQ的极限位置PT叫做曲线C在点P的切线,P点叫做切点;经过切点T并且垂直于切线PT的直线PN叫做曲线C在点P的法线(图37)。

说明:平面几何中,将和圆只有一个公共交点的直线叫做圆的切线。这种定义不适用于一般的曲线;在图38中,PT是曲线C在点P的切线,但它和曲线C还有另外一个交点;相反,直线l尽管和曲线C只有一个交点,但它却不是曲线C的切线。

【切线的斜率】

P和Q是曲线C上邻近的两点,P是定点。当Q沿着曲线C无限接近P点时,割线PQ的斜率的极限叫做曲线C在P点的切线PT的斜率:KPT=limQPkPQ。

设P点坐标为(x1,y1),则Q点坐标可以写成(x1+x,y1+y),其中x和y分别是横坐标和纵坐标的微小改变量,当Q点无限接近P点时,x和y同时无限接近于零,由此可知KPT=limx→0Δy→0yx,称为切线的斜率公式。

说明:计算曲线上一点P的切线的斜率的基本步骤是:

(1)在曲线F(x,y)=0上取与P(x1,y1)邻近的一点Q(x1+x,y1+Δy);

(2)将P、Q两点坐标代入曲线方程,解得割线PQ的斜率;

(3)求当x→0(这时y→0时),yx的极限,就是所求的切线斜率。

【经过不在圆锥曲线上的一点求圆锥曲线的切线方程】

经过圆或椭圆外部一点,双曲线内部(不包含双曲线两焦点的平面区域,即满足x2a2—y2b2<1的点集)一点,抛物线外部(不包括抛物线焦点的平面区域,即满足y2>2px的点集)一点,可以分别作圆或椭圆,双曲线,抛物线的两条切线,可按下列两种方法求切线方程。

方法一:设已知不在曲线上的点为P0(x0,y0),切点为P1(x1,y1)写出切线方程(按经过曲线上一点求切线方程的变形规则);

将P0点坐标代入切线方程,得出一个关于x1,y1的方程;

由于P1点在曲线上,将P1点坐标代入曲线方程,得出另一个关于x1,y1的方程;

解方程组求出切点坐标,便可写出切线方程。

方法二:设所求切线方程为x-y0=k(x-x0),其中斜率k是待定系数,

将所设切线方程与曲线方程联立,组成方程组;消元,化为关于x(或y)的一元二次方程,令其判别式=0,解出k值,便可写出切线方程。

说明:(1)采用方法二时,应注意不要遗漏斜率不存在(垂直于x轴)的切线。

(2)若已知点在圆或椭圆的内部,双曲线的外部(包含双曲线焦点的平面区域,即满足x2a2—y2b2>1的点集),抛物线的内部(包含抛物线焦点的平面区域,即满足y2<2px的点集),则不能作圆或椭圆,双曲线,抛物线的切线。

(3)过不在圆锥曲线上一点求圆锥曲线的切线方程的方法,可推广应用于求符合其他条件的切线方程。

【已知斜率的切线方程】

已知斜率为k且和圆锥曲线相切的直线方程如下表所示:

曲线曲线方程条件斜率为k的切线方程:

圆x2+y2=r2k∈Ry=kx±rk2+1。

椭圆x2a2+y2b2=1k∈Ry=kx±ra2k2+b2。

双曲线x2a2+y2b2=1k<—ba或<k>bay=kx±ra2k2—b2。

y2a2+x2b2=1—ba<k<aby=kx±ra2—b2k2。

抛物线y2=2pxk≠0y=kx+p2k。

说明:(1)已知斜率为k的圆锥曲线的切线,对圆和椭圆来说,一定有两条;对双曲线来说,可能有两条,可能没有,视斜率的取值范围而定;对抛物线来说,只要不平行于对称轴,一定有一条。

(2)以上结论的导出过程是:在已知斜率为k的条件下,用斜截式设出切线方程,代入圆锥曲线方程消去x或y,得出一元二次方程后,令判别式=0,解出待定系数——纵截距,从而求出切线方程。

(3)当直线与双曲线的渐近线平行时,直线和双曲线只有一个交点,但并不相切;当直线和抛物线的对称轴平行时,直线的抛物线只有一个交点,但并不相切。

【椭圆的切线和法线的性质】

经过椭圆上一点的法线,平分这一点的两条焦点半径的夹角。

这一性质的物理意义是:从椭圆的一个焦点发出的的光线或声波,经过椭圆的反射后,都集中到椭圆的另一个焦点上。

【双曲线的切线和法线的性质】

经过双曲线一点的切线,平分这一点的两条焦点半径的夹角。

这一性质的物理意义是:从双曲线的一个焦点发出的光线,经过靠近这一焦点的双曲线的一支反射后,光线就好像从另一个焦点发出的一样。

【圆锥曲线的直径】

圆锥曲线(圆、椭圆、双曲线、抛物线)的平行弦的中点轨迹叫做圆锥曲线的直径。

说明:(1)圆锥曲线的直径的图形,可以是一条线段(圆和椭圆的直径),可以是一条射线(抛物线的直径),可以是一条直线或一条直线上的两条射线(双曲线的直径)。

(2)椭圆的直径与圆的直径不同。同圆的直径都相等,同一椭圆的直径长度可以不等。

(3)椭圆的方程写成x2α2+y2β2=1的形式,可不考虑α、β的大小关系。

同类推荐
  • 综合知识全真模拟试卷

    综合知识全真模拟试卷

    本书具有鲜明的特点:一、难度适宜。二、贴近考试。三、解析透彻。四、新颖实用。五、超值服务。本书具有针对性强、题量适中、解析精练等特点,是一本不可多得的四川省事业单位招录考试复习用书。
  • 法律硕士联考常考重难点专题讲解(非法学与法学通用)

    法律硕士联考常考重难点专题讲解(非法学与法学通用)

    1.重要性。以专题形式讲解考查频度高的重要知识点。例如,刑法中的因果关系、事实认识错误、共同犯罪的认定、自首、抢劫罪、盗窃罪、贪污罪等,民法中的民事法律行为、物权的变动、所有权的取得、担保、债的变动、合同法相关知识、各类侵权责任等。2.疑难针对性。大家知道,考试命题最重要的考查方向,就是从有迷惑性的疑难角度出发。本书在讲解重要知识点的时候,兼顾讲解了考试可能考查的疑难角度。3.深刻性。本书对知识点的讲解,深入浅出,以“例”服人。本书将考试重点、难点融于大量的例题中进行讲解,避免了单一的枯燥乏味的复述。本书讲解的角度在于对重点、难点的提升,因此例题限于单项选择题、多项选择题、专业课案例分析题和综合课分析题,而且例题侧重于案例,中国法制史部分则遴选了部分史料中的案例。大量的例题讲解,有利于考生在解题实践中,深入理解知识点。4.拓展性。每个专题后,都配有例题拓展,深挖可能考查的命题角度,例题拓展部分难度更大,而且综合性较强。拓展性例题有利于进一步加深对知识点的理解。
  • 经典阅读与语文教学:钱理群作品系列

    经典阅读与语文教学:钱理群作品系列

    钱理群先生是著名学者,亦是语文教育改革的积极参与者,身兼思想者与实践者双重身份。本书即是钱先生作为“教育的实践者”所作的具体教学试验的总结,全书由“最为用心,投入、花费精力最多”的一篇篇教学文本解读组成,是作者身体力行为语文教育改革所做的重要实事,充满了深刻的锐见与平易的交流,既为一线老师提供了具有可操作性的实际帮助,也能找到改变当下语文教育困境的突破口。作者自认为这是构成其生命轨迹的重要组成部分。
  • 艺考金钥匙

    艺考金钥匙

    本书包括普通话语音与发声;影视理论基础知识;影视评论的写作;影视评论简介;电影评论写作;电视、纪录片、电视栏目等的写作等。
  • 开启青少年智慧的100个历史故事

    开启青少年智慧的100个历史故事

    本书为青少年朋友精心挑选了100个中外历史上生动有趣,充满智慧的故事,每一个历史故事都浓缩了深刻的人生哲理,蕴藏着丰富的生活智慧,反应着古代人民的生活,每则故事后都配有“智慧解读”,从而历史故事的背影和人物进行阐述和评价,帮助青少年了解中国历史,领悟古代人民的智慧。
热门推荐
  • 天行

    天行

    号称“北辰骑神”的天才玩家以自创的“牧马冲锋流”战术击败了国服第一弓手北冥雪,被誉为天纵战榜第一骑士的他,却受到小人排挤,最终离开了效力已久的银狐俱乐部。是沉沦,还是再次崛起?恰逢其时,月恒集团第四款游戏“天行”正式上线,虚拟世界再起风云!
  • 江老魔传

    江老魔传

    修仙万法同源,万法归一,绝对不夸张!修真九境,一境都不会少。我希望呈现出自己最好的一面给大家。本书最少百万,可放心观看,也可养肥再杀。希望大家多多推荐!希望大家给鄙人一点支持,谢谢。QQ群号379651506
  • 爱情的酒窝里住着小脾气

    爱情的酒窝里住着小脾气

    《爱情的酒窝里住着小脾气》譬如一座桥,桥上坐一对男女,说着生活里那些生猛事,谈着掩门犹觉娇羞的性感话题,说着谈着,男的愉悦,女的欢喜。他们恍若梦醒,原来不是不爱,也并非爱得不够,只是他们都忘了,搭座桥,去对方心底瞧一瞧。生活需要经营.感情需要炖煮,男欢女爱其实是一项技术活。《爱情的酒窝里住着小脾气》提供最犀利的见解.最睿智的抚慰,更提供火辣清醒的灵魂,这个辣你可得扛住!
  • 凡人意识

    凡人意识

    什么是意识?是所有生物都拥有意识,还是人类独有?察觉杀气果断反杀,遭遇GANK提前离开,意识存在万物之间。在不断萎缩的世界反面,少年背负起旧神的灵龛,从灰暗的历史中走了出来,决定带给凡人们新生。
  • 神明大人要掉马

    神明大人要掉马

    作为整个神界:修为最高、智商最高、头脑最冷静的神,她本来是要继承父母的神位的,但却因为懒得管理脑子一糊就跑到了凡界。到了凡界,为了不被正在上头抓自己的父母发现,她收起了自己的一身神力,踏踏实实地做了十八年凡人。她做过很多份工作,最后全都不了了之了,原因无他,就是懒。原本准备坐吃十八年攒出的山空的她突然被告知找到了亲身父母,还不能不认?那就认呗。从那天起,她不学无术、好吃懒做的名号就传出了名。直到后来某大神作家在微博上公然@,引起了轩然大波,让吃瓜群众们惊的瓜都掉了……“@林子小了,师父父,你微博账号什么时候想起来?”之后,吃瓜群众们突然发现,他们的瓜好像捡不回来了?某医学老教授,“@林子小了,什么时候回来继承研究院?”某音乐狂魔,“面基吗?啥时候都行@林子小了”某电竞大神,“队长的位置一直给你留着,@林子小了,什么时候回来?”然而人家志不在此…#新竞小鲜肉林画疑似与当红女星热恋#林画提名影帝后来…他们玄幻了,因为帝氏掌门人的一条私人微博,“@林子小了,老婆,什么时候结婚?”什么?!当红影帝竟然是女生?(1v1,双洁,甜)
  • 逆天神做

    逆天神做

    男主问重天身受重伤,逃命中进入一处废弃的传送阵,身上的伤痛使得他昏迷,在醒来之后,自己居然来到一个科技的世界,灵气太过稀疏,事物太过陌生,原有的修为不能发挥,算命先生说他是祸,道士说他是强者,和尚说他一悟成魔,他将怎么样走上巅峰?一切的一切就在
  • 天蟒迷局

    天蟒迷局

    一只死而复生的猫引出历史记载早已灭绝了的“侉屹族”。沉睡了八百多年的侉屹族少年屠苏苏醒,这时在黑暗之中一个阴谋正悄悄的进行着。少年屠苏将何去何从?
  • 炼药尊者

    炼药尊者

    这是炼药师的世界,这没有勾心斗角,也没有草菅人命,跟没有你死我活,但却有弱肉强食,这就是———圣火大陆。。。。。。强者的天堂,弱者的地狱
  • 申晨说:金庸职场心理学

    申晨说:金庸职场心理学

    本书是新浪微博高管申晨的最新职场励志作品,本书以金庸小说中的人物故事为背景,从职场和心理学的角度进行既有趣又实用的解读。通过幽默的语言和详实的案例,寓教于乐地传授给读者实用的职场干货,引导读者利用职场正能量,获得事业的成功和人生的幸福。
  • 奔宋

    奔宋

    追寻所爱,穿越时空,是历史,是传奇,用生命去谱写的惊世绝唱!我是为了深爱的女人而来的,却在这迷失所爱。温柔情迷的侠女;命运坎坷的北宋帝姬;豪迈而不失溫柔的金国郡主;色艺皆绝的临安第一名妓;心地善良的千金大小姐、、、谁又能为我心所属?兄弟,既然咱们回到这乱世,有可为有可不为,有些事却不得不做!金兵残暴,生灵涂碳,上战场杀他个片甲不留!伟大的岳飞,民族之魂,咱能见死不管吗!该千刀万剐的秦桧,咱能让他权倾朝野得善终吗!既来之,则为之。看,这就是我们的宋史!