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【转载】用几何法证明圆锥曲线性质

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关于圆锥曲线性质的证明,几乎所有的高中课本都是用解析几何的方法。实际上,这种方法是比较复杂的,并不是最简单的方法。较为简单的是几何法。下面仅以椭圆为例,说明证明的方法和步骤。(1)第一定义
如图,作圆锥的切面得到椭圆F1F2。再作球1与圆锥面相切于圆GCH,与椭圆面相切于F1;同理,作球2与圆锥面相切于圆IEJ,与椭圆面相切于F2。取椭圆上一点D,作圆锥母线ACDEB。由于C、F1为切点,则CD=DF1;由于E、F2为切点,则ED=DF2。所以,DF1+DF2=CD+ED=CE.AC、AE为一定长,DF1+DF2=CE=定值。(2)第二定义如图,将圆面延伸得到面GHK,椭圆面延伸得到面GHK',面GHK与面GHK'的交线为GH.延长F1I与GH交于**.B为椭圆上任意一点,过B作BH垂直于GH于H点,连接AB交圆面于C.延长DC至E,使得DC=CE,连接BE、HE、GD.易知,IG垂直于GH,IF1=ID,IF1/IG=ID/IG;BH垂直于GH,BF1=BC,BF1/BH=BC/BH.由于D、C、E共线,A、C、B共线,故A、B、C、D、E共面,且E在面GHK内.三角形ADC与三角形BCE全等.AD=AC,则BC=BE,BE平行AD.BF1/BH=BC/BH=BE/BH.IG平行GH,BE平行AD,则面GID平行面HBE.过这六点可作一三棱锥,在三棱锥中ID/IG=BE/BH.综上知,IF1/IG=BF1/BH,得证.延长DM至L,使得DI平行JL.离心率可在三角形GLJ中计算.(3)光学性质首先作出切线.取椭圆上一点A,延长F2A至B,使得AF1=AB.连接BF1,取其中点C,连接AC,则AC为过A点的椭圆的切线.下面证明:在AC上取另一点A',连接A'B、A'F1、A'F2.A'F1+A'F2=A'B+A'F2>BF2,而BF2=BA+AF2=AF1+AF2,故A'F1+A'F2>AF1+AF2=椭圆的定长.也就是说,AC上除A的任意一点都不可能在椭圆上,所以AC是椭圆的切线.再证明光学性质.作AD平行BF1,AD垂直于AC.∠DAF1=∠BF1A,∠DAF2=∠F1BA.∵ ∠BF1A=∠F1BA ∴∠DAF1=∠DAF2,AD为角平分线.得证.


1楼2011-07-04 16:50回复
    病人的帖要看,虽然不大懂...


    IP属地:中国香港来自手机贴吧2楼2011-07-04 21:23
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      3楼2011-07-04 21:26
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        解释2:
        一半径为R的篮球放在一水平面上,它被一束平行光线投射到水平面上形成一个椭圆,已知该平行光束与水平面所成的角是θ,O是篮球的中心,F是篮球与水平面的接触点,则F是椭圆的一个焦点.
        证法一:设椭圆长半轴为a,短半轴为b,半焦距为c球半径为R,有b=R;又设篮球的球心为O',椭圆的中心为O,长轴端点为A,B,篮球与地面的接触点(切点)为 H.过椭圆的长半轴作垂直于地面的平面,的截面图,图中A'A平行B'B平行O'O
        连接AO',BO',HO' ,有
        角AO'B=180-(角A'AB+角B'BA)=90
        在 直角三角形AO'B中OA=OB=OO'=a.
        又由O'H垂直AB,O'H=R=b,得到OH^2=O'O^2-O'H^2=a^2-b^2=c^2
        即OH=c,即H是椭圆的一个焦点.

        


        4楼2011-07-09 11:50
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          证法二: (立体图形的截面)
          $当是平行光源时,显然可以想像此光柱为一个圆柱体,那么地面就为截面,其中球体与圆柱体相切.
          $当是点光源时,显然此时光柱构成一个 光源是顶点,与内部球体相切 的圆锥,地面同样是截面.
          参考Dandelin双球可以发现,此时球体在地面投射的阴影不仅仅是椭圆,而是圆锥曲线.
          


          5楼2011-07-09 11:56
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            证法三:(仿射变换)
            此投影完全是典型的仿射变换,其中变换为
            Xo'=Xo
            Yo'=a*Yo/b
            Q.E.D


            6楼2011-07-09 11:59
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              题目的含义比帖子内容包含的多太多
              几何研究圆锥曲线是那些家伙研究了上千年的,这里说明的仅仅是说产生椭圆等的方式很多,所以研究这个图形有意义而已
              第一段无所谓和课本比较繁简,你可以认为是定义方式的不同,课本直接把两定点距离和定值的点集定义为椭圆,而截圆锥则是先把这个图形定义为椭圆,然后说明它具有某些性质
              还有,作者居然认为第二段的大段几何+文字比课本的代数解析更简单,理解不能


              7楼2011-07-14 09:56
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                和你4L重复了
                Q.E.D


                8楼2011-07-14 09:57
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                  依旧爱着射影几何…


                  来自手机贴吧13楼2012-01-27 11:19
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                    想问一下,第一定义的证明中,球一与球二为什么一定可以作出来?


                    14楼2012-04-30 11:32
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                      阿波罗里奥斯的《圆锥曲线论》灰常好……


                      15楼2012-06-02 22:07
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                        @莫言等待时机 @●◇lemon @感情谢幕


                        来自Android客户端16楼2015-02-22 09:27
                        收起回复