§2.1圓錐曲線

[教學(xué)目標(biāo)]

三、情感、態(tài)度與價(jià)值觀:通過個(gè)人獨(dú)立探索和團(tuán)隊(duì)合作討論,培養(yǎng)學(xué)生良好的相互協(xié)作意識

1.問題情境:用一個(gè)平面截圓錐面,可以得到一個(gè)什么圖形?

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2.學(xué)生活動(dòng):

(1)平面平行于底面,它與圓錐面的截交線是一個(gè)圓( (1));

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(2)平面與底面、旋轉(zhuǎn)軸及母線都不平行,它與圓錐面的截交線是一個(gè)一個(gè)橢圓(見圖 (2));

(3)平面與母線VA平行且不經(jīng)過V,它與圓錐面的截交線是一條拋物線(圖 (3));

(4)最后當(dāng)平面與旋轉(zhuǎn)軸VO平行且不經(jīng)過V,它與圓錐的圓錐面截交得到一條曲線,恰好就是雙曲線的一支(圖 (4)).

(5)過圓錐頂點(diǎn)時(shí),是兩條相交直線。

    因此橢圓、雙曲線和拋物線,是在同一個(gè)圓錐上、用不同平面去切割圓錐面得到的,可見這三種曲線是有著密切的“血緣”關(guān)系的.通稱為圓錐曲線,主題:圓錐曲線。

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3.建構(gòu)數(shù)學(xué)

思考問題:到底什么叫橢圓呢?什么又叫拋物線、雙曲線呢?

(1)圓錐曲線的定義探究

平面與底面、旋轉(zhuǎn)軸及母線都不平行,它與圓錐面的截交線是一個(gè)一個(gè)橢圓:

在圓錐截面的兩側(cè)分別放置一球,使它們都與截面相切(切點(diǎn)分別為F1,F2),又分別與圓錐面的側(cè)面相切(兩球與側(cè)面的公共點(diǎn)分別構(gòu)成圓O1和圓O2).過M點(diǎn)作圓錐面的一條母線分別交圓O1,圓O2PQ兩點(diǎn),因?yàn)檫^球外一點(diǎn)作球的切線長相等,所以MF1 = MP,MF2 = MQMF1 + MF2MP + MQPQ=定值

    圖(5)

     

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    平面內(nèi)到兩定點(diǎn),的距離和等于常數(shù)(大于)的點(diǎn)的軌跡叫做橢圓,兩個(gè)定點(diǎn),叫做橢圓的焦點(diǎn),兩焦點(diǎn)間的距離叫做橢圓的焦距。

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    當(dāng)平面與旋轉(zhuǎn)軸VO平行且不經(jīng)過V時(shí),交線是雙曲線一支。如果是雙圓錐,將得到整個(gè)雙曲線,同理得到:平面內(nèi)到兩定點(diǎn)的距離的差的絕對值等于常數(shù)(小于)的點(diǎn)的軌跡叫做雙曲線,兩個(gè)定點(diǎn),叫做雙曲線的焦點(diǎn),兩焦點(diǎn)間的距離叫做雙曲線的焦距。

    平面與母線VA平行且不經(jīng)過V時(shí),是拋物線,球與圓錐面相切,切點(diǎn)軌跡是⊙O,同時(shí)球與截面切于點(diǎn)F.設(shè)M是截線上任意一點(diǎn),則MF是由點(diǎn)M向球所作的切線的長,又圓錐過點(diǎn)M的母線與球切于點(diǎn)P.設(shè)⊙O所在的平面為α, MH⊥α于H,截面與平面α交于l,HN⊥l 于N,則MN⊥l .MF = MP= MN于是得到拋物線的定義。

    平面內(nèi)到一個(gè)定點(diǎn)F和一條定直線L(F不在L上)的距離相等的點(diǎn)軌跡叫做拋物線,定點(diǎn)叫做拋物線的焦點(diǎn),定直線L叫做拋物線的準(zhǔn)線。

    (2)圓錐曲線的定義式

    上面的三個(gè)結(jié)論我們都可以用數(shù)學(xué)表達(dá)式來體現(xiàn):設(shè)平面內(nèi)的動(dòng)點(diǎn)為M。

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    橢圓:動(dòng)點(diǎn)M滿足的式子:2a>的常數(shù))

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    雙曲線:動(dòng)點(diǎn)M滿足的式子:(0<2a<的常數(shù))

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    拋物線:動(dòng)點(diǎn)M滿足的式子:=d(d為動(dòng)點(diǎn)M到直線L的距離)

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    我們可利用上面的三條關(guān)系式來判斷動(dòng)點(diǎn)M的軌跡是什么!

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    4.?dāng)?shù)學(xué)應(yīng)用

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    例1、試用適當(dāng)?shù)姆椒ㄗ鞒鲆詢蓚(gè)定點(diǎn)為焦點(diǎn)的一個(gè)橢圓。

    解:F2上,使線長大于兩圖釘之間的距離,并保

    持拉緊狀態(tài)移動(dòng)鉛筆,鉛筆尖在紙上也能畫出

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    思考:在橢圓的定義中,如果這個(gè)常數(shù)小于或等于,動(dòng)點(diǎn)的軌跡又如何呢?(等于時(shí)為線段F1F2,小于時(shí)無軌跡)

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    例2、已知定點(diǎn)F和定直線l,F(xiàn)不在直線l上,動(dòng)圓M過F且與直線l相切,

    求證:圓心M的軌跡是一條拋物線。

    解:M到l的距離為d,則MF=d, M的軌跡是一條拋物線

    變題:已知定點(diǎn)F和定圓C,F(xiàn)在圓C外,動(dòng)圓M過F且與圓C相切,

    探究動(dòng)圓的圓心M的軌跡是何曲線?

     (提示:相切須考慮外切和內(nèi)切,為雙曲線)

    思考:此處定點(diǎn)F也可改成定圓又如何?(選講)

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    例3、設(shè)Q是圓上的動(dòng)點(diǎn),另有點(diǎn)A,線段AQ的垂直平分線l交半徑OQ于點(diǎn)P,當(dāng)Q點(diǎn)在圓周上運(yùn)動(dòng)時(shí),則點(diǎn)P的軌跡是何曲線?

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    解:PO+PA=PO+PQ=2,而2>=OA,故P軌跡為以O(shè)、A為焦點(diǎn)的橢圓

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    5.回顧小結(jié)

    (1)三種圓錐曲線的定義

    (2)三種圓錐曲線的定義式

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    6.作業(yè)布置

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    (1)(A組題)課本第24頁感受理解1、2、3

    (2)(B組題)

    [補(bǔ)充作業(yè)]

     

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    1、已知橢圓的焦點(diǎn)為F1、F2,P是橢圓上一個(gè)動(dòng)點(diǎn),若延長F1P到Q,使PQ=PF2,那么點(diǎn)Q的軌跡是(  )A,圓      B,橢圓       C,雙曲線一支      D,拋物線

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    2、動(dòng)點(diǎn)P到直線x+4=0的距離減去它到點(diǎn)M(2,0)的距離之差為2,則點(diǎn)P的軌跡為(     )

    A,直線        B,橢圓         C,雙曲線       D,拋物線

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    3、平面內(nèi)有兩定點(diǎn)A、B及動(dòng)點(diǎn)P,設(shè)命題甲:“|PA|+|PB|是定值”,為命題乙:“點(diǎn)P的軌跡是以A.B為焦點(diǎn)的橢圓”的____________條件

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    4、兩個(gè)同心圓半徑分別為R 和r(R>r),AB為小圓的一條直徑,求證:以大圓的切線為準(zhǔn)線,且過A、B的拋物線的焦點(diǎn)F在以A、B為焦點(diǎn)的橢圓上

    [答案]

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    1、A

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    2、D

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    3、必要不充分條件

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    4、證明:如圖(10)由拋物線定義,AF=A到準(zhǔn)線的距離,為R;同理BF=R,這樣FA+FB=2R>AB=2r,∴F在以A、B為焦點(diǎn)的橢圓上

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    同步練習(xí)冊答案