圆锥曲线的定义及性质
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圆锥曲线的三种定义
圆锥曲线可以通过多种定义来描述,下面我将从三种不同的角度来回答你的问题。
1. 几何定义:
圆锥曲线是通过圆锥和平面的交点集合而成的曲线。
当平面与圆锥的两个母线夹角小于圆锥的夹角时,交点为椭圆;当平面与圆锥的两个母线夹角等于圆锥的夹角时,交点为圆;当平面与圆锥的两个母线夹角大于圆锥的夹角时,交点为双曲线。
2. 代数定义:
圆锥曲线也可以通过代数方程来定义。
例如,椭圆的代数方程为x^2/a^2 + y^2/b^2 = 1,圆的代数方程为x^2 + y^2 = r^2,双曲线的代数方程为x^2/a^2 y^2/b^2 = 1。
这些方程描述了平面上的点满足的条件,从而定义了不同类型的圆锥曲线。
3. 参数方程定义:
圆锥曲线还可以通过参数方程来定义。
以椭圆为例,其参数方程可以写为x = acos(t),y = bsin(t),其中t为参数,a和b分别为椭圆在x轴和y轴上的半轴长。
通过不同的参数取值,可以得到椭圆上的各个点的坐标,从而描述了整个椭圆曲线。
综上所述,圆锥曲线可以通过几何、代数和参数方程三种不同的方式来定义,每种定义方式都能够全面而准确地描述圆锥曲线的特性和性质。
圆锥曲线的基本概念与性质1. 圆锥曲线的基本概念与性质圆锥曲线是高中数学中非常重要的一个概念,它是由平面与圆锥相交而产生的曲线。
本文将详细介绍圆锥曲线的基本概念和性质。
1.1 椭圆椭圆是圆锥曲线的一种,它是平面与圆锥不垂直于母线的相交曲线。
椭圆具有以下性质:- 椭圆是一个闭曲线,即从椭圆上的任意一点到椭圆的另一点的距离之和是一个常数,即椭圆的周长。
- 椭圆有两个焦点,对于椭圆上的任意一点,到两个焦点的距离之和等于一个常数。
- 椭圆是一个中心对称图形,它的中心是圆心。
1.2 双曲线双曲线也是圆锥曲线的一种,它是平面与圆锥不垂直于母线的相交曲线。
双曲线具有以下性质:- 双曲线是一个开曲线,即从双曲线上的任意一点到双曲线的另一点的距离之差等于一个常数的绝对值,即双曲线的离心率。
- 双曲线有两个焦点,对于双曲线上的任意一点,到两个焦点的距离之差等于一个常数。
- 双曲线是一个中心对称图形,它的中心是圆锥的顶点。
1.3 抛物线抛物线也是圆锥曲线的一种,它是平面与圆锥平行于母线的相交曲线。
抛物线具有以下性质:- 抛物线是一个开曲线,它有一个焦点和一个直线称为准线。
- 抛物线的焦点到任意一点的距离等于准线到该点的距离。
- 抛物线是一个轴对称图形,它的轴对称于对称轴。
2. 圆锥曲线的应用圆锥曲线在几何学以及其他学科领域中都有广泛的应用。
2.1 几何学在几何学中,圆锥曲线被广泛用于描述平面上的点与直线之间的关系。
例如,在解决两点之间的最短路径问题时,可以利用椭圆的性质来确定最短路径。
2.2 物理学在物理学中,圆锥曲线被应用于描述天体运动、光的传播以及其他各种物理现象。
例如,开普勒行星运动定律中的椭圆轨道就是以椭圆为基础建立的。
2.3 工程学在工程学中,圆锥曲线被广泛应用于建筑设计、桥梁设计等领域。
通过合理利用椭圆和抛物线的性质,可以设计出更加稳定和美观的建筑结构。
3. 结论圆锥曲线是数学中一个重要的概念,在几何学、物理学和工程学等不同领域都有广泛的应用。
圆锥曲线的极点与极线问题圆锥曲线的极点与极线问题导言圆锥曲线是数学中的一个重要分支,其所涵盖的概念和性质有着深远的研究价值。
其中,圆锥曲线的极点与极线问题是一个具有特殊意义的主题。
在本文中,我将以深度和广度的方式来探讨圆锥曲线的极点与极线,希望能够使读者对这一问题有全面、深刻和灵活的理解。
一、圆锥曲线的基本定义与性质1.1 什么是圆锥曲线圆锥曲线是由一个平面与一个平行于它的不相交的直线切割圆锥所得到的曲线。
根据切割的方式和角度不同,圆锥曲线可以分为椭圆、双曲线和抛物线三类。
1.2 圆锥曲线的焦点与离心率圆锥曲线的焦点是指在其上的特殊点,其具有特殊的几何性质。
离心率是一个衡量圆锥曲线形状的参数,也是圆锥曲线性质的重要指标。
二、极点与极线的基本概念2.1 极点的定义与性质在平面上给定一个圆锥曲线,其直角坐标系中的原点O被称为该圆锥曲线的极点。
极点在圆锥曲线的研究中具有重要的地位,它与曲线的各种性质密切相关。
2.2 极线的定义与性质对于圆锥曲线上的任意一点P,以极点为中心,作直线OP,称为圆锥曲线的极线。
极线是一个与极点相关的直线,它与曲线的位置和特性有着密切的联系。
三、不同类型曲线的极点与极线问题3.1 椭圆的极点与极线对于椭圆,其极点为原点O,极线为过原点O的直线。
椭圆的极点处于其主轴的中点位置,其极线是关于两个焦点的对称直线。
3.2 双曲线的极点与极线对于双曲线,其极点为原点O,极线为过原点O的渐近线。
双曲线的极点处于离心率之间的位置,其极线是关于两个焦点的渐近线。
3.3 抛物线的极点与极线对于抛物线,其极点为其焦点,极线为过焦点的直线。
抛物线的极点位于抛物线的顶点位置,其极线是关于焦点的直线。
四、个人观点与理解圆锥曲线的极点与极线问题是一个十分有趣且具有挑战性的数学问题。
通过研究圆锥曲线的极点与极线,我们能够更深入地理解曲线的性质和特性。
极点是曲线的重要几何特征,它能够从不同的角度揭示出曲线的各种性质。
圆锥曲线的定义及应用一、圆锥曲线的定义1. 椭圆:到两个定点的距离之和等于定长(定长大于两个定点间的距离)的动点的轨迹叫做椭圆。
即:{P| |PF1|+|PF2|=2a, (2a>|F1F2|)}。
2. 双曲线:到两个定点的距离的差的绝对值为定值(定值小于两个定点的距离)的动点轨迹叫做双曲线。
即{P|||PF1|-|PF2||=2a, (2a<|F1F2|)}。
3. 圆锥曲线的统一定义:到定点的距离与到定直线的距离的比e是常数的点的轨迹叫做圆锥曲线。
当0<e<1时为椭圆:当e=1时为抛物线;当e>1时为双曲线。
二、圆锥曲线的方程。
1.椭圆:+=1(a>b>0)或+=1(a>b>0)(其中,a2=b2+c2)2.双曲线:-=1(a>0, b>0)或-=1(a>0, b>0)(其中,c2=a2+b2)3.抛物线:y2=±2px(p>0),x2=±2py(p>0)三、圆锥曲线的性质1.椭圆:+=1(a>b>0)(1)X围:|x|≤a,|y|≤b(2)顶点:(±a,0),(0,±b)(3)焦点:(±c,0)(4)离心率:e=∈(0,1)(5)准线:x=±2.双曲线:-=1(a>0, b>0)(1)X围:|x|≥a, y∈R(2)顶点:(±a,0)(3)焦点:(±c,0)(4)离心率:e=∈(1,+∞)(5)准线:x=±(6)渐近线:y=±x3.抛物线:y2=2px(p>0)(1)X围:x≥0, y∈R(2)顶点:(0,0)(3)焦点:(,0)(4)离心率:e=1(5)准线:x=-四、例题选讲:例1.椭圆短轴长为2,长轴是短轴的2倍,则椭圆中心到准线的距离是__________。
解:由题:2b=2,b=1,a=2,c==,则椭圆中心到准线的距离:==。
圆锥曲线的定义与性质一、定义平面内到两定点F 1、F 2的距离之和等于常数2a (2a >|F 1F 2|)的点的轨迹叫做椭圆,两定点叫做椭圆的焦点,两焦点间的距离叫做焦距。
平面内到两定点F 1、F 2的距离之差的绝对值等于常数2a (0<2a <|F 1F 2|)的点的轨迹叫做双曲线,两定点叫做双曲线的焦点,两焦点间的距离叫做焦距。
平面内到定点F 和一定直线l 的距离相等 (点F 不在直线l 上)的点的轨迹叫做抛物线,定点叫做抛物线的焦点。
例1:(1) 若F 1、F 2椭圆)0(12222>>=+b a by a x 的两个焦点, AB 是过F 1的弦,则△ABF 2的周长是 。
(1) 若F 1、F 2双曲线)00(12222>>=-b a b y a x ,的两个焦点,AB 是过F 1的一支上弦,且|AB|=m ,则△ABF 2的周长是 。
例2: (1)P 是椭圆116922=+y x 上一点,|PF 1|=3,则|PF 2|= 。
(2)P 是双曲线116922=-y x 上一点,若|PF 1|=9,则|PF 2|= 。
(3)P 是双曲线116922=-y x 上一点,若|PF 1|=7,则|PF 2|= 。
(4)若双曲线143622=-y x 上的一点P 到焦点F 1的距离|PF 1|=8, M 是PF 1中点,O 是坐标原点,则|OM|= 。
例3:(1)在抛物线y 2=8x 上有一点P ,它到焦点的距离为20,则点P 的坐标是 。
(2)已知抛物线y 2=4ax (a >0)上一点A(m,n)到焦点F 的距离等于4a ,则m= ,n= 。
(3)抛物线y 2=16x 上一点P 到x 轴的距离为12,则P 与焦点F 间的距离|PF|= 。
(4)已知抛物线顶点在原点,焦点在y 轴上,又抛物线上一点(m,-3)到焦点的距离为5,则m= ,此抛物线方程为 。
圆锥曲线性质内容圆锥曲线是一类空间曲线,其在一个平面内满足一定的方程,同时还具有某些特殊性质。
一般来说,圆锥曲线可以被定义为满足下列条件的曲线:·圆锥曲线是二次曲线,即所有点都在同一平面内。
圆锥曲线具有双曲线的性质,即可以将其投影到某个平面上,得到一条双曲线。
圆锥曲线具有圆锥的形状,即在某个平面内的投影是一个圆锥形。
圆锥曲线的应用非常广泛,在几何、力学、天体动力学等领域都有着重要的作用。
例如,圆锥曲线可以用来描述物体运动的轨迹,在力学中可以用来描述弹簧的弹性特性,在天体动力学中可以用来描述行星运动的轨迹。
圆锥曲线的性质可以通过方程来描述,常见的圆锥曲线方程有极坐标方程和笛卡尔坐标方程两种。
极坐标方程表示为:z=±√a2−r2其中,a是圆锥曲线的焦距,r是极坐标系中的极径,z是圆锥曲线的高度。
此外,圆锥曲线还可以用笛卡尔坐标系的方程来表示,常见的笛卡尔坐标方程有双曲线方程和椭圆方程两种。
双曲线方程表示为:x2 a2−y2b2=1其中,a和b分别是圆锥曲线的横轴焦距和纵轴焦距。
椭圆方程表示为:x2 a2+y2b2=1其中,a和b同样是圆锥曲线的横轴焦距和纵轴焦距。
圆锥曲线还有许多其他性质,如曲率、弧长、曲线积分等,这些性质在数学中都有着重要的应用。
曲率是指曲线在某一点处的曲率半径。
对于圆锥曲线来说,其曲率半径可以用下列公式表示:R=(x2+y2+z2)322z其中,x、y和z分别是圆锥曲线在笛卡尔坐标系中的横坐标、纵坐标和高度。
弧长是指曲线在某个区间内的长度。
对于圆锥曲线来说,其弧长可以用下列公式表示:s=∫√x′2+y′2+z′2t2t1dt其中,x′、y′和z′分别是圆锥曲线的横坐标、纵坐标和高度的一次导数,t1和t2分别是弧长的起点和终点。
曲线积分是指在某个区间内,沿着曲线方向对某个函数进行积分的过程。
对于圆锥曲线来说,其曲线积分可以用下列公式表示:∫f(x,y,z)ds C =∫f(x(t),y(t),z(t))√x′2+y′2+z′2 t2t1dt其中,f(x,y,z)是曲线积分的函数,x(t)、y(t)和z(t)分别是圆锥曲线的横坐标、纵坐标和高度的函数,x′、y′和z′分别是圆锥曲线的横坐标、纵坐标和高度的一次导数,t1和t2分别是曲线积分的起点和终点。
圆锥曲线的分类及基本方程圆锥曲线是解析几何中最为重要的一类曲线,不仅在数学领域有广泛应用,在物理、化学、工程等多个领域中也有着重要的作用。
本文将围绕圆锥曲线的分类及基本方程展开讨论。
一、圆锥曲线的定义圆锥曲线是指由一个固定点F(焦点)和一个固定直线L(直角母线)所确定的点P(动点)的轨迹。
如果点P在直线L同侧与焦点F的距离大于点P到直线L的距离,则称此为椭圆;如果点P在直线L同侧与焦点F的距离等于点P到直线L的距离,则称此为双曲线;如果点P在直线L的另一侧,且距离相等,则称此为圆。
二、圆锥曲线的分类根据圆锥曲线的定义,可以将它们分为三类:椭圆、双曲线和圆。
下面分别进行讲解。
1. 椭圆椭圆是指在平面直角坐标系中,到空间内两个定点F1、F2距离之和为定值2a、固定数e小于1的点P所形成的轨迹。
其中,a为椭圆的半长轴,b为椭圆的半短轴,c为椭圆的焦距,e为椭圆的离心率,有以下基本方程:(x^2 / a^2) + (y^2 / b^2) = 1其中,如果椭圆的中心在坐标系原点上,则方程为:x^2 / a^2 + y^2 / b^2 = 12. 双曲线双曲线是指在平面直角坐标系中,到空间内两个定点F1、F2距离之差为定值2a、固定数e大于1的点P所形成的轨迹。
其中,a为双曲线的半轴,b为双曲线的次轴,c为双曲线的焦距,e为双曲线的离心率,有以下基本方程:(x^2 / a^2) - (y^2 / b^2) = 1其中,如果双曲线的中心在坐标系原点上,则方程为:x^2 / a^2 - y^2 / b^2 = 13. 圆圆是指在平面直角坐标系中离空间内一个固定点O距离相等的点P所组成的轨迹,该固定点称为圆心,离圆心最远的点称为圆的周围。
圆的方程为:(x - a)^2 + (y - b)^2 = r^2其中,(a,b)为圆心坐标,r为圆的半径。
三、圆锥曲线的性质1. 椭圆的离心率小于1,且对称轴平行于 y 轴,故对称于 x 轴的部分也是椭圆。
圆锥曲线知识点全归纳(精华版)圆锥曲线包括椭圆,双曲线,抛物线。
其统一定义:到定点的距离与到定直线的距离的比e 是常数的点的轨迹叫做圆锥曲线。
当0<e<1时为椭圆:当e=1时为抛物线;当e>1时为双曲线。
一、圆锥曲线的方程和性质:1)椭圆文字语言定义: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。
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。
标准方程:1.中心在原点,焦点在x轴上的椭圆标准方程:(x^2/a^2)+(y^2/b^2)=1其中a>b>0,c>0,c^2=a^2-b^2.2.中心在原点,焦点在y轴上的椭圆标准方程:(x^2/b^2)+(y^2/a^2)=1其中a>b>0,c>0,c^2=a^2-b^2.参数方程:X=acosθY=bsinθ(θ为参数,设横坐标为acosθ,是由于圆锥曲线的考虑,椭圆伸缩变换后可为圆此时c=0,圆的acosθ=r)2)双曲线文字语言定义: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大于1的常数e。
定点是双曲线的焦点,定直线是双曲线的准线,常数e是双曲线的离心率。
标准方程:1.中心在原点,焦点在x轴上的双曲线标准方程:(x^2/a^2)-(y^2/b^2)=1其中a>0,b>0,c^2=a^2+b^2.2.中心在原点,焦点在y轴上的双曲线标准方程:(y^2/a^2)-(x^2/b^2)=1.其中a>0,b>0,c^2=a^2+b^2.参数方程:x=asecθy=btanθ(θ为参数 )3)抛物线标准方程:1.顶点在原点,焦点在x轴上开口向右的抛物线标准方程:y^2=2px 其中 p>02.顶点在原点,焦点在x轴上开口向左的抛物线标准方程:y^2=-2px 其中 p>03.顶点在原点,焦点在y轴上开口向上的抛物线标准方程:x^2=2py 其中 p>04.顶点在原点,焦点在y轴上开口向下的抛物线标准方程:x^2=-2py 其中 p>0参数方程x=2pt^2 y=2pt (t为参数) t=1/tanθ(tanθ为曲线上点与坐标原点确定直线的斜率)特别地,t 可等于0直角坐标y=ax^2+bx+c (开口方向为y轴, a<>0 ) x=ay^2+by+c (开口方向为x轴, a<>0 )圆锥曲线(二次非圆曲线)的统一极坐标方程为ρ=ep/(1-e×cosθ)其中e表示离心率,p为焦点到准线的距离。
圆锥曲线知识点总结圆锥曲线是二维平面上的几何图形,由直角圆锥与一个平面相交而产生。
它在数学、物理、工程和计算机图形等领域具有广泛的应用。
本文将对圆锥曲线的基本概念、方程、性质和应用进行总结。
一、基本概念1. 定义:圆锥曲线可以分为三种类型,即椭圆、抛物线和双曲线。
它们的定义分别是:- 椭圆:平面上到两个定点的距离之和等于常数的点的集合。
- 抛物线:平面上到一个定点的距离等于定直线的距离的点的集合。
- 双曲线:平面上到两个定点的距离之差等于常数的点的集合。
2. 方程形式:圆锥曲线可以以各种形式的方程表示。
常见的方程形式包括标准方程、参数方程和极坐标方程。
二、椭圆1. 基本性质:椭圆是一个闭合的曲线,两个焦点之间的距离是常数,而离心率小于1。
椭圆对称于两个坐标轴,并且具有两个主轴和两个焦点。
2. 椭圆的方程:椭圆的标准方程是(x-h)²/a² + (y-k)²/b² = 1,其中(h,k)是椭圆的中心坐标,a和b分别是两个半轴的长度。
3. 参数方程:椭圆的参数方程是x = h + a*cos(t),y = k + b*sin(t),其中t是参数的角度。
4. 极坐标方程:椭圆的极坐标方程是r = (a*b) / sqrt((b*cos(t))² + (a*sin(t))²),其中r是极径,t是极角。
5. 应用:椭圆在日常生活中有多种应用,例如天体运动的轨道、水平仪和椭圆形浴缸等。
三、抛物线1. 基本性质:抛物线是一个开放的曲线,焦点和直线称为准线。
抛物线对称于准线,并且具有一个顶点。
2. 抛物线的方程:抛物线的标准方程是y = a*x² + b*x + c,其中a、b和c是常数。
3. 参数方程:抛物线的参数方程是x = t,y = a*t² + b*t + c,其中t是参数。
4. 极坐标方程:抛物线没有显式的极坐标方程。
5. 应用:抛物线在物理学、工程学和天文学中有多种应用,例如抛物线反射器、天体运动的近似模型和喷泉水流的轨迹等。
圆锥曲线―概念、方法、题型、及应试技巧总结1.圆锥曲线的定义:定义中要重视“括号”内的限制条件:椭圆中,与两个定点F 1,F 2的距离的和等于常数2a ,且此常数2a 一定要大于21F F ,当常数等于21F F 时,轨迹是线段F 1F 2,当常数小于21F F 时,无轨迹;双曲线中,与两定点F 1,F 2的距离的差的绝对值等于常数2a ,且此常数2a 一定要小于|F 1F 2|,定义中的“绝对值”与2a <|F 1F 2|不可忽视。
若2a =|F 1F 2|,则轨迹是以F 1,F 2为端点的两条射线,若2a ﹥|F 1F 2|,则轨迹不存在。
若去掉定义中的绝对值则轨迹仅表示双曲线的一支。
如方程2222(6)(6)8x y x y -+-++=表示的曲线是_____(答:双曲线的左支)如已知点)0,22(Q 及抛物线42x y =上一动点P (x ,y ),则y+|PQ|的最小值是_____(答2)2.圆锥曲线的标准方程(标准方程是指中心(顶点)在原点,坐标轴为对称轴时的标准位置的方程):(1)椭圆:焦点在x 轴上时12222=+b y a x (0a b >>),焦点在y 轴上时2222bxa y +=1(0ab >>)。
方程22Ax By C +=表示椭圆的充要条件是什么?(ABC ≠0,且A ,B ,C 同号,A ≠B )。
如(1)已知方程12322=-++ky k x 表示椭圆,则k 的取值范围为____(答:11(3,)(,2)22--- );(2)若R y x ∈,,且62322=+y x ,则y x +的最大值是____,22y x +的最小值是___(答:5,2)(2)双曲线:焦点在x 轴上:2222b y a x - =1,焦点在y 轴上:2222bx a y -=1(0,0a b >>)。
方程22Ax By C +=表示双曲线的充要条件是什么?(ABC ≠0,且A ,B 异号)。
圆锥曲线简介圆锥曲线圆锥曲线(英语:conic section),又称圆锥截痕、圆锥截面、二次曲线,是数学、几何学中通过平切圆锥(严格为一个正圆锥面和一个平面完整相切)得到的曲线,包括圆,椭圆,抛物线,双曲线及一些退化类型。
圆锥曲线在约公元前200年时就已被命名和研究了,其发现者为古希腊的数学家阿波罗尼奥斯,那时阿波罗尼阿斯对它们的性质已做了系统性的研究。
圆锥曲线应用最广泛的定义为(椭圆,抛物线,双曲线的统一定义):动点到一定点(焦点)的距离与其到一定直线(准线)的距离之比为常数(离心率e)的点的集合是圆锥曲线。
对于0 < e < 1得到椭圆,对于e = 1得到抛物线,对于e > 1得到双曲线。
圆锥曲线的类型圆锥曲线方程离心率(e)半焦距(c)半正焦弦(ℓ)焦点准线距离(p)圆椭圆抛物线双曲线圆锥曲线的类型:1.抛物线2.圆和椭圆3.双曲线椭圆,圆:当平面只与圆锥面一侧相交,交截线是闭合曲线的时候,且不过圆锥顶点,结果为椭圆。
如果截面与圆锥面的对称轴垂直,结果为圆。
抛物线:截面与圆锥面的母线平行,且不过圆锥顶点,结果为抛物线。
双曲线:截面与圆锥面两侧都相交,且不过圆锥顶点,结果为双曲线。
在平面通过圆锥的顶点的时候,有一些退化情况。
交截线可以是一个直线、一个点、或一对直线。
几何性质椭圆(Ellipse)椭圆上的点到两个焦点的距离和等于长轴长(2a)。
抛物线(Parabola)抛物线上的点到焦点的距离等于该点到准线的距离。
双曲线(Hyperbola)双曲线上的点到两个焦点的距离之差的绝对值等于贯轴长(2a)。
离心率有固定焦点F和准线的椭圆 (e=1/2)、抛物线 (e=1)和双曲线 (e=2)。
对于椭圆和双曲线,可以采用两种焦点-准线组合,每个都给出同样完整的椭圆或双曲线。
从中心到准线的距离是,这里的是椭圆的半长轴,或双曲线的半实轴。
从中心到焦点的距离是。
在圆的情况下,e = 0且准线被假想为离中心无限远。
圆锥曲线知识点总结___________________________________1、圆锥曲线的两个定义:(1)第一定义中要重视“括号”内的限制条件:椭圆中,与两个定点F,F的距离的和等于常数,且此常数一定要大于,当常数等于时,轨迹是线段F F,当常数小于时,无轨迹;双曲线中,与两定点F,F的距离的差的绝对值等于常数,且此常数一定要小于|F F|,定义中的“绝对值”与<|F F|不可忽视。
若=|F F|,则轨迹是以F,F为端点的两条射线,若﹥|F F|,则轨迹不存在。
若去掉定义中的绝对值则轨迹仅表示双曲线的一支。
(2)第二定义中要注意定点和定直线是相应的焦点和准线,且“点点距为分子、点线距为分母”,其商即是离心率。
圆锥曲线的第二定义,给出了圆锥曲线上的点到焦点距离与此点到相应准线距离间的关系,要善于运用第二定义对它们进行相互转化。
Attention:(1)在求解椭圆、双曲线问题时,首先要判断焦点位置,焦点F,F的位置,是椭圆、双曲线的定位条件,它决定椭圆、双曲线标准方程的类型,而方程中的两个参数,确定椭圆、双曲线的形状和大小,是椭圆、双曲线的定形条件;在求解抛物线问题时,首先要判断开口方向;(2)在椭圆中,最大,,在双曲线中,最大,。
4.圆锥曲线的几何性质:(1)椭圆(以()为例):①范围:;②焦点:两个焦点;③对称性:两条对称轴,一个对称中心(0,0),四个顶点,其中长轴长为2,短轴长为2;④准线:两条准线;⑤离心率:,椭圆,越小,椭圆越圆;越大,椭圆越扁。
(2)(2)双曲线(以()为例):①范围:或;②焦点:两个焦点;③对称性:两条对称轴,一个对称中心(0,0),两个顶点,其中实轴长为2,虚轴长为2,特别地,当实轴和虚轴的长相等时,称为等轴双曲线,其方程可设为;④准线:两条准线;⑤离心率:,双曲线,等轴双曲线,越小,开口越小,越大,开口越大;⑥两条渐近线:。
(3)抛物线(以为例):①范围:;②焦点:一个焦点,其中的几何意义是:焦点到准线的距离;③对称性:一条对称轴,没有对称中心,只有一个顶点(0,0);④准线:一条准线;⑤离心率:,抛物线。
圆锥曲线的光学性质及其应用圆锥曲线是平面上一类重要的数学曲线,它们在光学领域中具有重要的应用。
本文将分析圆锥曲线的光学性质以及它们在光学领域中的应用。
第一部分:圆锥曲线的定义及其光学性质圆锥曲线是在一个平面上与两个定点焦点F1和F2的距离之和等于常数2a的所有点P的轨迹。
这两个焦点和常数2a定义了一个圆锥曲线的形状。
常见的圆锥曲线包括椭圆、双曲线和抛物线。
在光学领域中,圆锥曲线具有以下一些重要的光学性质:1.焦距:圆锥曲线的焦距是指从焦点到曲线的任意一点的距离。
焦距是光学中用来描述圆锥曲线形状的一个重要参数。
2.反射性质:圆锥曲线具有良好的反射性质,即光线经过圆锥曲线反射后能够聚焦到焦点上。
这种反射性质在光学仪器中有广泛的应用。
3.折射性质:当光线穿过圆锥曲线时,会根据曲线的形状和光线入射的角度发生折射现象。
这种折射性质在透镜和光学元件中有重要的应用。
4.光学成像:圆锥曲线具有良好的成像性质,可以用来设计出具有特定功能的光学元件,如凸透镜、凹透镜和椭圆反射面。
以上是圆锥曲线的一些光学性质,这些性质对于理解和设计光学系统非常重要。
第二部分:圆锥曲线在光学领域中的应用1.凸透镜:椭圆形凸透镜是一种常用的光学元件,它可以实现对光线的聚焦和成像。
利用椭圆形凸透镜的焦距和反射性质,可以设计出能够产生清晰的像的光学系统。
2.凹透镜:双曲线形凹透镜可以用来调制和分离光线,具有广泛的应用。
双曲线形凹透镜能够对光线进行折射和散射,可用于太阳能集热器和激光设备中。
3.抛物面反射器:抛物面反射器是一种利用抛物线形状的曲面进行光学反射的设备。
抛物面反射器可以产生平行入射光线的焦点,可用于望远镜和抛物面反射天线中。
4.光学成像系统:圆锥曲线在光学成像系统的设计中有重要的应用。
通过合理选择椭圆、抛物线和双曲线形状的曲面,可以设计出具有不同聚焦特性的光学成像系统,满足不同的光学需求。
5.光学测量仪器:圆锥曲线可以用来设计各种光学测量仪器,如激光测距仪、光学显微镜和激光雷达。
圆锥曲线的定义及其性质考点精析
对圆锥曲线的定义的考查
1.运用定义求解基本量
例1 (2009年高考北京卷)椭圆
2
2
19
2
x
y
+
=的焦点为12,F F ,点P 在椭圆上,若
1||4PF =,则2||PF = ,12F PF ∠的小大为 .
解 ∵229,3a b ==
,∴c =
=
=
∴12F F =.
∵1124,26PF PF PF a =+==,∴22PF =.
在12F P F ∆中,由余弦定理
得(2
2
2
12241cos 224
2
F PF +-∠=
=-
⨯⨯.∴
12120F P F ︒
∠=.
小结 本题主要考查了椭圆的标准方程及其定义.对于圆锥曲线中的有关基本量的求解问题,“回归定义”是一种重要的解题策略.根据方程研究性质,我们可把圆锥曲线方程化为标准方程,然后讨论曲线的顶点、焦点、焦距、渐进线和离心率等问题.
2.运用定义求解焦点三角形问题
例2 (2009年高考上海卷)已知1F 、2F 是椭圆1:
2
22
2=+
b
y a
x C (a >b >0)的两个焦
点,P 为椭圆C 上一点,且21PF PF ⊥.若21F PF ∆的面积为9,则b = .
解 依题意有⎪⎩⎪
⎨⎧=+=∙=+2222121214||||18||||2||||c
PF PF PF PF a PF PF .整理得4c 2+36=4a 2,即a 2-c 2=9.解得b =3.
小结 椭圆或双曲线上的点与两个焦点12,F F 所构成的三角形,称为焦点三角形.在解焦点三角形有关的计算或证明问题时,我们通常采用正弦定理、余弦定理回归到定义来求解.在解题的过程中,通过变形得到122PF PF a +=
或122PF PF a -=,这样便于运用曲线的定义,得到,a c 的关系,从而顺利打开解题的思路.
3.运用定义求轨迹方程
例3 (2008年高考辽宁卷)在平面直角坐标系xOy 中,点P
到两点(0-,
,(0的距离之和等于4,设点P 的轨迹为C .
(Ⅰ)写出C 的方程;
(Ⅱ)设直线1y kx =+与C 交于A ,B 两点.k 为何值时,O A ⊥O B ?此时A B
的值是
多少?
解 (Ⅰ)设P 点的坐标为(x ,y ),由椭圆的定义,可知点P 的轨迹C 是以(0(0-,,
为焦点,2为长半轴长的椭圆.它的短半轴1b =
=.故曲线C 的方程为
2
2
14
y
x +
=.
(Ⅱ)略.
小结 用定义法求解轨迹方程时,应先充分挖掘图形的几何性质,看其是否符合某种曲线的定义,“定义法”求动点的轨迹方程是解析几何中解决点的轨迹问题常用且重要的方法.巧妙地应用“定义法”可使运算量大大减少,从而提高解题的速度与准确率.
4.运用定义求解最值与定值问题
例4 (2009年高考辽宁卷)已知F 是双曲线
2
2
14
12
x
y
-
=的左焦点,(1,4),A P 是双曲线
右支上的动点,则PF PA +的最小值为 .
解 注意到P 点在双曲线的两支之间,且双曲线的右焦点为(4,0)F ',于是由双曲线的定义可得24PF PF a '-==,而5PA PF AF ''+≥=,上述两式对应相加得P F P A +9≥.当且仅当A 、P 、F '三点共线时等号成立.故PF PA +的最小值为9.
小结 本题若用常规方法解答,设动点P 的坐标为(x ,y),左焦点(4,0)F -,则有
PF PA +=
难的,即使点P 的坐标能用双曲线方程表示出来,求最小值时也是困难重重,因此如能用双曲线的定义,则问题可迎刃而解.
对圆锥曲线的性质的考查
1.对椭圆和双曲线中参数范围的考查
例5 (2005年高考上海卷)点A 、B 分别是椭圆
120
36
2
2
=+
y
x
长轴的左、右端点,点F
是椭圆的右焦点,点P 在椭圆上,且位于x 轴的上方,PF PA ⊥.
(1)求点P 的坐标;
(2)设M 是椭圆长轴AB 上的一点,M 到直线AP 的距离等于||MB ,求椭圆上的点到点M 的距离d 的最小值.
解 (1)由已知可得点A 的坐标为(-6,0),点F 的坐标为(0,4).设点P 的坐标为(x ,
y ),则AP
=(x +6,y ),FP =(x -4,y ).
由已知可得22
213620(6)(4)0
x y
x x y ⎧+=⎪
⎨⎪+-+=⎩
.整理得22x +9x -18=0.解得x =23或x =-6.
由于y >0,所以x =
2
3,于是可知y =
2
35.故点P 的坐标是(
2
3,
2
35).
(2)直线AP 的方程是x -3y + 6 = 0.设点M 的坐标为(m ,0),则点M 到直线AP
的距离是2
6+m .于是有
2
6+m =6m -.又-6≤m ≤6,解得m =2.椭圆上的点(x ,y )
到点M 的距离d 满足2
2
2
2
2
2
549(2)4420()159
9
2
d x y x x x x =-+=-++-=
-
+.由于
-6≤x ≤6,所以当x =
2
9时,d 取得最小值15.
小结 求圆锥曲线上的动点到某一点(线)距离的最值问题,常可设出动点的坐标(x ,y),用距离公式建立目标函数,然后根据曲线方程消元后进行求解.本题在转化为二次函数后,要注意其横坐标的隐含条件,即-a ≤x ≤a ,从而利用此条件求得最值.
2.对椭圆和双曲线“a b c ,,”关系的考查 例6 (2008年春季高考上海卷)已知椭圆2
2
1102
x
y
m
m +
=--,长轴在y 轴上.若焦距
为4,则m 等于
A.4
B.5
C.7
D.8
解 由题意得210m m ->-且100m ->,于是有610m <<.由222a b c =+,有
2
(2)(10)2m m ---=.解得8m =.
小结 在圆锥曲线中,双曲线中的“a b c 、、、e ”与椭圆中的“a b c 、、、e ”既相似又有区别,其中椭圆中有2
2
2
a b c =+,而双曲线中有2
2
2
c a b =+.同学们一定要注意区分,千万不要弄混淆了.
3.对圆锥曲线离心率及其范围的考查
例7 (2009年高考山东卷)设双曲线12
22
2=-
b
y a
x 的一条渐近线与抛物线y=x 2
+1 只
有一个公共点,则双曲线的离心率为
A.
4
5 B.5 C.
2
5 D.5
解 据题意可知,双曲线
12
22
2=-
b
y a
x 的一条渐近线为x a b
y =.由方程组21
b y x a
y x ⎧=⎪
⎨⎪=+⎩
消去y ,得210b x x a
-
+=.由于2
10b
x x a -
+=有唯一解,所以△=2
()40b a
-=.于是有
2b a
=,即2
c e a
a
=
=
==
.选D.
小结 双曲线的标准方程和几何性质中涉及很多基本量,如a b c 、、、e 等,树立基本
量思想对于确定曲线方程和认识几何性质有很大帮助.
4.对双曲线渐近线的考查
例8 (2009年高考天津卷)设双曲线
)0,0(12
22
2>>=-
b a b
y a
x 的虚轴长为2,焦距为
32,则双曲线的渐近线方程为
A.x y 2±=
B.x y 2±=
C.x y 2
2±= D.x y 2
1±=
解 由已知得2,3,12
2=-=
=
=b
c a c b .由于双曲线的焦点在x 轴上,所以双
曲线的渐近线方程为x x a
b y 2
2±=±=.选C.
小结 渐近线是双曲线所特有的,当双曲线的方程确定时,它的渐近线的方程也就确定了.但是如果已知双曲线的渐近线的方程,那么对应的双曲线就会有无数条.双曲线的渐近线的求法:以
)0,0(12
22
2>>=-
b a b
y a
x 为例,将右边的“1”改为“0”
,即得222
2
0x y a
b
-
=,
分解因式整理得b y x a
=±.。