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§2.1圓錐曲線

[教學目標]

三、情感、態度與價值觀:通過個人獨立探索和團隊合作討論,培養學生良好的相互協作意識

1.問題情境:用一個平面截圓錐面,可以得到一個什么圖形?

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2.學生活動:

(1)平面平行于底面,它與圓錐面的截交線是一個圓( (1));

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(2)平面與底面、旋轉軸及母線都不平行,它與圓錐面的截交線是一個一個橢圓(見圖 (2));

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

(4)最后當平面與旋轉軸VO平行且不經過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)過圓錐頂點時,是兩條相交直線。

    因此橢圓、雙曲線和拋物線,是在同一個圓錐上、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”關系的.通稱為圓錐曲線,主題:圓錐曲線。

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3.建構數學

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、旋轉軸及母線都不平行,它與圓錐面的截交線是一個一個橢圓:

在圓錐截面的兩側分別放置一球,使它們都與截面相切(切點分別為F1F2),又分別與圓錐面的側面相切(兩球與側面的公共點分別構成圓O1和圓O2).過M點作圓錐面的一條母線分別交圓O1,圓O2PQ兩點,因為過球外一點作球的切線長相等,所以MF1 = MPMF2 = MQMF1 + MF2MP + MQPQ=定值

圖(5)

 

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平面內到兩定點的距離和等于常數(大于)的點的軌跡叫做橢圓,兩個定點叫做橢圓的焦點,兩焦點間的距離叫做橢圓的焦距。

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當平面與旋轉軸VO平行且不經過V時,交線是雙曲線一支。如果是雙圓錐,將得到整個雙曲線,同理得到:平面內到兩定點的距離的差的絕對值等于常數(小于)的點的軌跡叫做雙曲線,兩個定點叫做雙曲線的焦點,兩焦點間的距離叫做雙曲線的焦距。

平面與母線VA平行且不經過V時,是拋物線,球與圓錐面相切,切點軌跡是⊙O,同時球與截面切于點F.設M是截線上任意一點,則MF是由點M向球所作的切線的長,又圓錐過點M的母線與球切于點P.設⊙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。

平面內到一個定點F和一條定直線L(F不在L上)的距離相等的點軌跡叫做拋物線,定點叫做拋物線的焦點,定直線L叫做拋物線的準線。

(2)圓錐曲線的定義式

上面的三個結論我們都可以用數學表達式來體現:設平面內的動點為M。

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橢圓:動點M滿足的式子:2a>的常數)

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雙曲線:動點M滿足的式子:(0<2a<的常數)

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拋物線:動點M滿足的式子:=d(d為動點M到直線L的距離)

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我們可利用上面的三條關系式來判斷動點M的軌跡是什么!

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4.數學應用

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例1、試用適當的方法作出以兩個定點為焦點的一個橢圓。

解:F2上,使線長大于兩圖釘之間的距離,并保

持拉緊狀態移動鉛筆,鉛筆尖在紙上也能畫出

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思考:在橢圓的定義中,如果這個常數小于或等于,動點的軌跡又如何呢?(等于時為線段F1F2,小于時無軌跡)

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例2、已知定點F和定直線l,F不在直線l上,動圓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F和定圓C,F在圓C外,動圓M過F且與圓C相切,

探究動圓的圓心M的軌跡是何曲線?

 (提示:相切須考慮外切和內切,為雙曲線)

思考:此處定點F也可改成定圓又如何?(選講)

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例3、設Q是圓上的動點,另有點A,線段AQ的垂直平分線l交半徑OQ于點P,當Q點在圓周上運動時,則點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、A為焦點的橢圓

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5.回顧小結

(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)

[補充作業]

 

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1、已知橢圓的焦點為F1、F2,P是橢圓上一個動點,若延長F1P到Q,使PQ=PF2,那么點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、動點P到直線x+4=0的距離減去它到點M(2,0)的距離之差為2,則點P的軌跡為(     )

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

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3、平面內有兩定點A、B及動點P,設命題甲:“|PA|+|PB|是定值”,為命題乙:“點P的軌跡是以A.B為焦點的橢圓”的____________條件

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

[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為焦點的橢圓上

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