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二次曲线

二次曲线也称圆锥曲线,包括圆,椭圆,双曲线,抛物线。非圆二次曲线的统一定义:到定点的距离与到定直线的距离的比是常数e的点的轨迹。当e>1时为双曲线,当e=1时为抛物线,当0<e<1时为椭圆。

目录

二次曲线二次曲线
2000多年前,古

二次曲线二次曲线
几何观点

用一个平面去截一个

二次曲线二次曲线
(以下以纯几何方式叙述主要的圆锥曲线通用的概念和性质,由于大部分性质是在焦点-准线观点下定义的,对于更一般的退化情形,有些概念可能不适用。)

考虑焦点--准线观点下的圆锥曲线定义。定义中提到的定点,称为圆锥曲线的焦点;定直线称为圆锥曲线的准线;固定的常数(即圆锥曲线上一点到焦点与准线的距离比)称为圆锥曲线的

对于圆锥曲线的最早发现,众说纷纭。有人说,古希腊数学家在求解“立方倍积”问题时,发现了圆锥曲线:设xya2a的比例中项,

1

又有人说,古希腊数学家在研究平面与圆锥面相截时发现了与“立方倍积”问题中一致的结果。还有认为,古代天文学家在制作日晷时发现了圆锥曲线。

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。平面内一个动点到两个定点(焦点)的距离和等于定长2a的点的集合(设动点为P,两个定点为F1F2,则PF1+PF2=2a)。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:

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;平面内一个动点到两个定点(焦点)的距离差等于定长2a的点的集合(设动点为P,两个定点为F1F2,则PF1-PF2=2aPF2-PF1=2a)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:

3









抛物线

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等于1。定点是抛物线的焦点,定直线是抛物线的准线。

参数方程

x=2pt² 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=ax²+bx+c (开口方向为y轴,a0 x=ay²+by+c (开口方向为x轴,a0 )

离心率

椭圆,双曲线,抛物线这些圆锥曲线有统一的定义:平面上,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。且当0<e<1时为椭圆:当e=1时为抛物线;当e>1时为双曲线。

这里的参数e就是圆锥曲线的离心率,它不仅可以描述圆锥曲线的类型,也可以描述圆锥曲线的具体形状,简言之,离心率相同的圆锥曲线都是相似图形。一个圆锥曲线,只要确定了离心率,形状就确定了。特别的,因为抛物线的离心率都等于1,所以所有的抛物线都是相似图形。

极坐标方程

1、在圆锥中,圆锥曲线极坐标方程可表示为:

4

其中l表示半径,e表示离心率;

2、在平面坐标系中,圆锥曲线极坐标方程可表示为:

5

其中e表示离心率,p表示焦点到准线的距离。

焦半径

圆锥曲线上任意一点到焦点的距离称为焦半径。

圆锥曲线左右焦点为F1F2,其上任意一点为P(x,y),则焦半径为:

椭圆

|PF1|=a+ex

|PF2|=a-ex

双曲线

P在左支,|PF1|=a-ex |PF2|=a-ex

P在右支,|PF1|=a+ex |PF2|=a+ex

P在下支,|PF1|= a-ey |PF2|=a-ey

P在上支,|PF1|= a+ey |PF2|=a+ey

抛物线

|PF|=x+p/2

切线方程

6

焦准距

圆锥曲线的焦点到准线的距离p,叫圆锥曲线的焦准距,或焦参数。

椭圆:b²/c

双曲线:b²/c

抛物线:p

焦点三角形

椭圆或双曲线上的一点与两焦点所构成的三角形

FF分别为椭圆或双曲线的两个焦点,P为椭圆或双曲线上的一点且PFF能构成三角形。

若∠FPF,则椭圆焦点三角形的面积为S= b²tan(θ/2)

双曲线焦点三角形的面积为S= b²cot(θ/2)

通径

圆锥曲线中,过焦点并垂直于轴的弦称为通径。

椭圆的通径:2b²/a

双曲线的通径:2b²/a

抛物线的通径:2p

对比

圆锥曲线

椭圆

双曲线

抛物线

标准方程

x²/a²+y²/b²=1 (a>b>0)

x²/a²-y²/b²=1 (a>0,b>0)

y²=2px (p>0)

范围

x[-a,a]

y[-b,b]

x(-∞-a][a,+∞)

yR

x[0,+∞)

yR

对称性

关于x轴,y轴,原点对称

关于x轴,y轴,原点对称

关于x轴对称

顶点

(a,0),(-a,0),(0,b),(0,-b)

(a,0),(-a,0)

(0,0)

焦点

(c,0),(-c,0)

【其中c²=a²-b²

(c,0),(-c,0)

【其中c²=a²+b²

(p/2,0)

准线

x=±a²/c

x=±a²/c

x=-p/2

渐近线

——————

y=±(b/a)x[4] 

—————

离心率

e=c/a,e0,1)

e=c/a,e1,+∞

e=1

焦半径

PF₁∣=a+ex

PF₂∣=a-ex

PF₁∣=ex+a

PF₂∣=ex-a

PF=x+p/2

焦准距

p=b²/c

p=b²/c

p

通径

2b²/a

2b²/a

2p

参数方程

x=a·cosθ

y=b·sinθθ为参数

x=a·secθ

y=b·tanθθ为参数

x=2pt²

y=2pt,t为参数

过圆锥曲线上一点

(x0,y0)的切线方程

x0·x/a²+y0·y/b²=1

x0x/a²-y0·y/b²=1

y0·y=p(x+x0)

斜率k切线方程

y=kx±√(a²·k²+b²)

y=kx±√(a²·k²-b²)

y=kx+p/2k

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