§2.1圆锥曲线

[教学目标]

三、情感、态度与价值观:通过个人独立探索和团队合作讨论,培养学生良好的相互协作意识

1.问题情境:用一个平面截圆锥面,可以得到一个什么图形?

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2.学生活动:

(1)平面平行于底面,它与圆锥面的截交线是一个圆( (1));

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(2)平面与底面、旋转轴及母线都不平行,它与圆锥面的截交线是一个一个椭圆(见图 (2));

(3)平面与母线VA平行且不经过V,它与圆锥面的截交线是一条抛物线(图 (3));

(4)最后当平面与旋转轴VO平行且不经过V,它与圆锥的圆锥面截交得到一条曲线,恰好就是双曲线的一支(图 (4)).

(5)过圆锥顶点时,是两条相交直线。

    因此椭圆、双曲线和抛物线,是在同一个圆锥上、用不同平面去切割圆锥面得到的,可见这三种曲线是有着密切的“血缘”关系的.通称为圆锥曲线,主题:圆锥曲线。

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3.建构数学

思考问题:到底什么叫椭圆呢?什么又叫抛物线、双曲线呢?

(1)圆锥曲线的定义探究

平面与底面、旋转轴及母线都不平行,它与圆锥面的截交线是一个一个椭圆:

在圆锥截面的两侧分别放置一球,使它们都与截面相切(切点分别为F1F2),又分别与圆锥面的侧面相切(两球与侧面的公共点分别构成圆O1和圆O2).过M点作圆锥面的一条母线分别交圆O1,圆O2PQ两点,因为过球外一点作球的切线长相等,所以MF1 = MPMF2 = MQMF1 + MF2MP + MQPQ=定值

图(5)

 

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平面内到两定点的距离和等于常数(大于)的点的轨迹叫做椭圆,两个定点叫做椭圆的焦点,两焦点间的距离叫做椭圆的焦距。

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当平面与旋转轴VO平行且不经过V时,交线是双曲线一支。如果是双圆锥,将得到整个双曲线,同理得到:平面内到两定点的距离的差的绝对值等于常数(小于)的点的轨迹叫做双曲线,两个定点叫做双曲线的焦点,两焦点间的距离叫做双曲线的焦距。

平面与母线VA平行且不经过V时,是抛物线,球与圆锥面相切,切点轨迹是⊙O,同时球与截面切于点F.设M是截线上任意一点,则MF是由点M向球所作的切线的长,又圆锥过点M的母线与球切于点P.设⊙O所在的平面为α, MH⊥α于H,截面与平面α交于l,HN⊥l 于N,则MN⊥l .MF = MP= MN于是得到抛物线的定义。

平面内到一个定点F和一条定直线L(F不在L上)的距离相等的点轨迹叫做抛物线,定点叫做抛物线的焦点,定直线L叫做抛物线的准线。

(2)圆锥曲线的定义式

上面的三个结论我们都可以用数学表达式来体现:设平面内的动点为M。

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椭圆:动点M满足的式子:2a>的常数)

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双曲线:动点M满足的式子:(0<2a<的常数)

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抛物线:动点M满足的式子:=d(d为动点M到直线L的距离)

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我们可利用上面的三条关系式来判断动点M的轨迹是什么!

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4.数学应用

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例1、试用适当的方法作出以两个定点为焦点的一个椭圆。

解:F2上,使线长大于两图钉之间的距离,并保

持拉紧状态移动铅笔,铅笔尖在纸上也能画出

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思考:在椭圆的定义中,如果这个常数小于或等于,动点的轨迹又如何呢?(等于时为线段F1F2,小于时无轨迹)

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例2、已知定点F和定直线l,F不在直线l上,动圆M过F且与直线l相切,

求证:圆心M的轨迹是一条抛物线。

解:M到l的距离为d,则MF=d, M的轨迹是一条抛物线

变题:已知定点F和定圆C,F在圆C外,动圆M过F且与圆C相切,

探究动圆的圆心M的轨迹是何曲线?

 (提示:相切须考虑外切和内切,为双曲线)

思考:此处定点F也可改成定圆又如何?(选讲)

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例3、设Q是圆上的动点,另有点A,线段AQ的垂直平分线l交半径OQ于点P,当Q点在圆周上运动时,则点P的轨迹是何曲线?

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解:PO+PA=PO+PQ=2,而2>=OA,故P轨迹为以O、A为焦点的椭圆

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5.回顾小结

(1)三种圆锥曲线的定义

(2)三种圆锥曲线的定义式

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6.作业布置

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(1)(A组题)课本第24页感受理解1、2、3

(2)(B组题)

[补充作业]

 

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1、已知椭圆的焦点为F1、F2,P是椭圆上一个动点,若延长F1P到Q,使PQ=PF2,那么点Q的轨迹是(  )A,圆      B,椭圆       C,双曲线一支      D,抛物线

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2、动点P到直线x+4=0的距离减去它到点M(2,0)的距离之差为2,则点P的轨迹为(     )

A,直线        B,椭圆         C,双曲线       D,抛物线

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3、平面内有两定点A、B及动点P,设命题甲:“|PA|+|PB|是定值”,为命题乙:“点P的轨迹是以A.B为焦点的椭圆”的____________条件

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4、两个同心圆半径分别为R 和r(R>r),AB为小圆的一条直径,求证:以大圆的切线为准线,且过A、B的抛物线的焦点F在以A、B为焦点的椭圆上

[答案]

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1、A

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2、D

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3、必要不充分条件

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4、证明:如图(10)由抛物线定义,AF=A到准线的距离,为R;同理BF=R,这样FA+FB=2R>AB=2r,∴F在以A、B为焦点的椭圆上

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