§3. 用方程的系数判别二次曲线的类型和不变量
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二次曲线- 二次曲线二次曲线- 正文也称圆锥曲线或圆锥截线,是直圆锥面的两腔被一平面所截而得的曲线。
当截面不通过锥面的顶点时,曲线可能是圆、椭圆、双曲线、抛物线。
当截面通过锥面的顶点时,曲线退缩成一点、一直线或二相交直线。
在截面上的直角坐标系(x,y)之下,这些曲线的方程是x,y 的二元二次方程:。
若截面不通过锥面的顶点,令截面与锥面轴线所成的角为θ,锥面的半顶角为α,则当时,所截曲线为圆;当时,截面与锥面的所有母线都相交,所截曲线为椭圆;当θ=α时,截面与锥面的一条母线平行,所截曲线为抛物线;当0≤θ<α时,截面与锥面的两条母线平行,所截曲线为双曲线。
焦点与准线如果圆锥曲线不是圆,则在圆锥曲线所在的平面上存在一定点和一定直线,使得圆锥曲线上任何一点到该定点和定直线的距离之比为常数,这个定点称为圆锥曲线的焦点,定直线称为圆锥曲线的准线。
为了得到焦点与准线,只需作一个球面内切于圆锥面并同时与圆锥曲线所在的平面σ相切。
设球面与平面σ相切于点F,球面与圆锥面相切于一个圆,这个圆所在的平面为ω,ω与σ相交于直线l,则点F,就是焦点,直线l就是准线(图1)。
二次曲线二次曲线这时,圆锥曲线上任意一点P到焦点F的距离|PF|与到准线l的距离|PD|之比为:。
其中θ,α都与P在曲线上的位置无关,所以是常数。
这个常数称为圆锥曲线的离心率,记为e。
当截线是椭圆时,e<1;当截线是双曲线时,e>1;当截线是抛物线时,e=1。
对于椭圆或双曲线,存在两个合于以上要求的球面,因此椭圆或双曲线都有两个焦点与两条准线。
每个焦点与其相应的准线都有上述性质。
抛物线只有一个焦点与一条准线。
若椭圆的两个焦点为F1,F2。
如图2所示的球面与圆锥面相切的圆为C1,C2。
这时对于椭圆上任意一点P,令通过P的母线OP(O为圆锥面的顶点)与C1、C2的交点分别为A、B。
则P 到F1的距离|PF1|与P到F2的距离|PF2|之和为|PF1||PF2|=|P A||PB|=|AB|。
第三章 坐标变换与二次曲线的分类本章教学目的:通过本章的学习,掌握仿射坐标变换的一般理论,理解和掌握二次曲线的类型,掌握用方程的系数判别二次曲线的类型,不变量,掌握圆锥曲线的仿射特征组, 度量特征。
本章教学重点:(1) 平面的仿射变换与保距变换, (2) 仿射变换基本定理本章教学难点:(1) 用坐标法研究仿射变换 (2) 图形的仿射分类与仿射性质本章教学内容:第一节 仿射坐标变换的一般理论一 过渡矩阵、向量和点的坐标变换公式1 向量的坐标变换公式在空间中取定两个仿射坐标系,它们的标架分别为231,,,I O e e e ⎡⎤⎣⎦和'''''123,,,I O e e e ⎡⎤⎣⎦。
设向量α在I 和'I 中的坐标(),,x y z 和()''',,x y z 。
又设'1e ,'2e ,'3e 在I 中的坐标依次为()112131,,c c c ,()122232,,c c c ,()132333,,c c c ,即 '1111212313'2121222323'3131232333e c e c e c e e c e c e c e e c e c e c e⎧=++⎪=++⎨⎪=++⎩, 于是由坐标的定义得到α在I 中的坐标为'''111213'''212223'''313233x c x c y c z y c x c y c z z c x c y c z ⎧=++⎪=++⎨⎪=++⎩, ()3.1用矩阵写出为'111213'212223'313233x c c c x y c c c y z c c c z ⎡⎤⎡⎤⎡⎤⎢⎥⎢⎥⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎢⎥⎣⎦⎣⎦⎣⎦()3.1a 称 ()3.1和()3.1a 为向量的坐标变换公式, ()3.1a 中的矩阵111213212223313233c c c C c c c c c c ⎡⎤⎢⎥=⎢⎥⎢⎥⎣⎦称为从坐标系I 到'I 的过渡矩阵。
二次函数与二次曲线的像分析二次函数和二次曲线在数学中是非常重要的概念,它们的图像和性质有助于我们理解和解决各种实际问题。
本文将对二次函数与二次曲线的像进行分析和探讨。
一、二次函数的像分析二次函数是指具有形如y=ax²+bx+c的函数,其中a、b、c是常数。
我们首先来讨论二次函数的像。
1. 对称轴与顶点:二次函数的图像是关于对称轴对称的,对称轴的方程可以通过寻找顶点来确定。
顶点坐标的x值可以通过-b/2a求得,而y值即为函数的最值。
2. 开口方向:当a>0时,二次函数开口向上;当a<0时,二次函数开口向下。
开口方向的不同会直接影响函数的图像形状。
3. 零点分析:对于二次函数而言,零点即为函数与x轴的交点。
利用求根公式,我们可以求得二次函数的零点,从而找到函数的交点。
二、二次曲线的像分析除了二次函数,我们还需要研究二次曲线的像。
二次曲线是指由二次方程定义的图形,其一般形式为Ax²+Bxy+Cy²+Dx+Ey+F=0。
1. 类型分析:根据系数B²-4AC是否小于零,可以将二次曲线分为椭圆、抛物线和双曲线三种类型。
具体的分类可以根据判别式Δ=B²-4AC来确定。
2. 对称中心:二次曲线的对称中心是指图像的对称中心,可以根据二次曲线的方程来确定。
对称中心是曲线的重要性质之一。
3. 离心率分析:对于椭圆和双曲线而言,离心率是一个重要的参数。
离心率可以通过计算来确定二次曲线的形状和属性,对于物理学中的椭圆轨道和双曲线轨道的研究非常有价值。
三、二次函数与二次曲线的关系二次函数和二次曲线之间存在密切的联系,它们有着相似的性质和图像。
通过对二次函数与二次曲线的比较和分析,可以更好地理解它们之间的关系。
1. 二次函数的特例:当B=0、C=0时的二次曲线是二次函数的图像。
此时,二次曲线仅由一条曲线组成,而不再具有椭圆、抛物线或双曲线的性质。
2. 图像对应关系:某些二次函数的图像与某些二次曲线的图像非常相似,它们在对称轴、顶点和开口方向等方面具有相似的特点。
二次曲线的一般式-概述说明以及解释1.引言1.1 概述二次曲线是数学中重要的曲线类型之一。
它由二次方程所表示,是平面上的曲线。
在二次曲线上,点到定点的距离与点到定直线的距离的比值恒定,这是二次曲线独特的性质之一。
二次曲线广泛应用于几何学、物理学、工程学和计算机图形学等领域。
在几何学中,二次曲线的性质和特点被用于解决许多关于曲线的问题,如焦点、直径、切线和法线等。
在物理学中,二次曲线的运动方程被用于描述抛物线运动或者椭圆轨道等运动问题。
在工程学中,二次曲线常用于设计道路、桥梁和建筑物的曲线部分,以达到美观和结构稳定的目的。
在计算机图形学中,二次曲线被广泛应用于绘制曲线和曲面,用于创建平滑的图形效果。
本文将深入探讨二次曲线的一般式,包括其定义、性质和特点。
我们将介绍二次曲线的一般形式,并重点讨论其中的关键概念和公式。
通过学习二次曲线的一般式,读者能够更好地理解二次曲线的特性,并能够应用这些知识解决相关问题。
接下来的章节将按照以下结构展开:首先,我们将介绍二次曲线的定义和一般形式,包括其方程和基本图形。
然后,我们将深入研究二次曲线的性质和特点,例如焦点、直径和切线等。
最后,我们将总结二次曲线的一般式,并探讨其应用和意义。
在本文的剩余部分,读者将逐步了解二次曲线的复杂性和多样性,以及它们在数学和实际应用中的作用。
无论读者是初学者还是对二次曲线较为熟悉的人,本文都将为他们提供全面而深入的知识,帮助他们更好地理解和运用二次曲线的一般式。
文章1.2文章结构部分的内容可以如下编写:文章结构是指文章的整体组织和布局方式,在本文中分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分是文章的开端,概述了二次曲线的一般式的主题和背景,引起读者的兴趣。
其中,1.1小节对二次曲线的概念和定义进行解释,确保读者了解文章所涉及的数学概念。
1.2小节则介绍了本文的文章结构,提供了整篇文章的脉络,为读者理解文章内容奠定基础。
最后,1.3小节明确了本文的目的,即探究二次曲线的一般式,并说明了相关探究的意义。
二次曲线判别式什么是二次曲线判别式?二次曲线判别式是一种可以用来判断曲线形状的方式,以及这个曲线是否可以用二次函数来表示。
它是基于椭圆形状的强化,它是一种数学工具,可以帮助人们更好地理解并分析二次曲线,从而更好地作出曲线的观察和推论。
首先,我们来看看什么是二次曲线判别式。
它是一种算法,本质上是一种方程,它可以用来表示某一曲线的形状,以及是否可以用二次函数来表示。
例如,椭圆形是一种二次曲线,它的判别式可以写成: a2b2-c2=0其中a、b、c是椭圆形的三个参数,如果满足这个判别式,那么就可以确定这个曲线是椭圆形,并且可以用二次函数来表示。
同样的,一元二次函数的判别式可以写成:ax2+bx+c=0其中a、b、c是函数的三个参数,如果这个判别式满足,那么就可以确定这个曲线是一元二次函数,并且可以用一元二次函数来表示。
二次曲线判别式的另一重要用处是用来判断两个曲线是否是一类曲线,或者一类曲线的某一种变形。
例如,我们可以使用二次曲线判别式来比较两个椭圆形,看它们是否都属于同一类椭圆形,或者是不同类型的椭圆形。
这样做可以帮助我们建立一个系统,以便处理各种曲线的比较。
此外,二次曲线判别式还可以用来表示一种抛物线的形状。
例如,抛物线的判别式可以写成:ax2+bx+c=0其中a、b、c是抛物线的三个参数,当这个判别式满足的时候,就可以确定这个曲线是抛物线,并且可以用二次函数来表示。
总之,二次曲线判别式是一种非常有用的数学工具,它可以用来表示各种不同类型的曲线,并且可以用来判断曲线的形状以及是否可以用二次函数来表示。
此外,它还可以用来比较不同类型曲线的形状以及建立曲线系统。