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  [组图]用几何画板画椭圆―圆锥曲线和直线的交点           ★★★ 【字体:
用几何画板画椭圆―圆锥曲线和直线的交点
作者:佚名    课件教程来源:网络    点击数:    更新时间:2006-10-5    

如图:直线GE是过平面任意一点G和椭圆上任意一点E,求作直线和椭圆的交点F
在几何画板4.04中,不能直接找出直线和椭圆的交点,(很使熟悉几何画板的老师恼火)这里通过代数和几何的思路找出直线和椭圆交点的一般方法。

我们先考虑一下常规方法,即代数方法

一、          思路分析

以椭圆的中心为原点,焦点所在直线为x轴,建立直角坐标系。设点E的坐标为(x1y1),直线GE的方程为ykxx1)+y1,椭圆的方程为 。它们联立,,消去y。由于此方程必有一个根x1,由一元二次方程根与系数的关系得到另一个根 ,则 ,从而绘出点( )即F

二、操作步骤

1)定椭圆的位置和大小(焦点和一顶点)  建立直角坐标系→画点DBD点在x轴上,E点在y轴上→对点D作反射变换(y轴)

2)画椭圆  单击【自定义工具】→单击【Conics】→Ellipse by FociPoint→依次单击点D’DB;把点D’,点D的标签改为F1F2

3)画直线GE  G为任一点,点E是椭圆上一点。

4)度量并计算  度量点E的坐标;度量距离(点B,点F2),并将其标签改为“a”;度量距离(点O,点F2),并将其标签改为“c”;计算 并将计算的结果的标签改为“b”;度量斜率(直线GE),并将其标签改为“k

5)计算作为横纵坐标的值  计算 ,并将其标签改为“xF”;计算 ,并将其标签改为“yF

6)绘点FxF yF

这里所介绍的的代数方法,它依赖于坐标系,当直线GE垂直于x轴时,k未定义,点F就消失了。从而使作图不具一般性。尤其是一大堆的计算,很化时间,耐心不好的老师,恐怕做不下去。那有没有简单的几何构图呢?当然有!那就是巧妙的几何构造

一、思路分析

先请了解一下椭圆弦的几何性质。(最好理解这个性质,直线和圆锥曲线的关系作图,大多用到它)

如图:EF是椭圆的弦,其延长线交准线于PFF1的延长线交准线于Q,则F1P平分∠QF1E

想一想:如果已知PEF1,你能否作出点F
如果您注意到点
F是两条直线的交点,只要作E关于直线QF1的对称点E’,则直线PE和直线E`F1的交点就是F。我们就用这样的想法来构造直线与椭圆的交点。

二、操作步骤:

1)画椭圆  建立直角坐标系→画点DBD点在x轴上,E点在y轴上→对点D作反射变换(y轴)→单击【自定义工具】→单击【Conics】→Ellipse by FociPoint→依次单击点D’DB;把点D’,点D的标签改为F1F2

2)画直线GE  E为椭圆上一点

 

3)画椭圆的准线  度量距离(点F2,点O)、(点BF2),并把度量结果的标签分别改为“c”和“a”→计算 →画圆(O, )。圆与x轴交于R点→画垂线(Rx轴);隐藏圆

4)画直线GE与椭圆的另一交点  画线段F1P,点P是直线GE和准线的交点→对点E作反射变换(线段F1P)→画直线(E’F1)→画交点F(直线GE,直线E’F1

说起来麻烦做起来易,你熟悉几何画板并理解作图原理的话,做出交点F,不会要2分钟。
 

三、拓展研究

利用这个图形,可以研究弦EF中点G的轨迹,作E点的动画并跟踪D点,得下图

拓展之二:线段EF上任一点的轨迹


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