白雪松
課本人教A版選修1-1第二章2.1橢圓這一節(jié)介紹了橢圓定義和簡單幾何性質(zhì)等知識點,書中第34頁例2和例3兩道例題引起我如下的一點思考:
圓與橢圓是兩種封閉曲線,既有相似之處也有區(qū)別.
一、對稱性
圓是中心對稱圖形也是軸對稱圖形,每一個直徑都是一條對稱軸;橢圓也既是中心對稱圖形又是軸對稱圖形,僅有兩條對稱軸.
二、兩種軌跡的關(guān)系
兩個圖形整體上看,橢圓像是圓被壓縮或是拉伸了接下來,通過例子去感受一下兩種軌跡的關(guān)系。
例1.如圖,在圓上任取一點P,過點P作x軸的垂線段PD,D為垂足,當(dāng)點P在圓上運動時,線段PD的中點M的軌跡是什么?
分析:點P在圓上運動,點P的運動引起點M的運動。我們可以由點M為線段PD的中點得到點M與點P坐標(biāo)之間的關(guān)系式,并由點P的坐標(biāo)滿足圓的方程得到點M的坐標(biāo)所滿足的方程。
解:設(shè)點M的坐標(biāo)為(x,y),點P的坐標(biāo)為,則x=,y=.因為點P在圓上,所以,把=x,=2y代入方程,得,即,所以,點M的軌跡是
橢圓。
變式1:如果點M不是中點,是線段PD的任意一個固定的分點或是線段DP延長線上任意一個固定分點M的軌跡是什么?
分析:點M與點P的橫坐標(biāo)相同,縱坐標(biāo)之間存在比例關(guān)系,通過代換容易得到點M的軌跡方程.
解:設(shè)點M的坐標(biāo)為(x,y),點P的坐標(biāo)為,則x=,y=.(k>0)因為點P在圓上,所以,把=x,=y代入方程 ,得即,所以點M的軌跡是一個橢圓.當(dāng)0
橢圓。
從圖象伸縮變換的角度分析一下與之間的關(guān)系,圓上的每一個點橫坐標(biāo)不變,縱坐標(biāo)變?yōu)樵瓉淼膋倍,就得橢圓的圖象.
變式2:變式一中圓的方程為,當(dāng)k=時,則點M的軌跡是什么?
解析:利用換元思想只需把上述變式一中的4換成,k換成則有,即.
總結(jié):由上述推導(dǎo)過程可以得出圓與橢圓的關(guān)系:圓上每一個點橫坐標(biāo)不變,縱坐標(biāo)為原來的倍得到橢圓.
三、兩者參數(shù)方程的關(guān)聯(lián)性.
圓的參數(shù)方程為(為參數(shù)),橢圓的參數(shù)方程為(為參數(shù))當(dāng)a=b=r時就是圓。
四、一些重要結(jié)論.
結(jié)論1:圓與x軸交于A、B兩點,C為圓上任一點,則.
解析:設(shè)點C坐標(biāo)為由已知可得A(-a,0),B(a,0),因為點C在圓上,所以
已知橢圓與x軸交于A、B兩點
P為橢圓上任一點,則.
解析:設(shè)點P()根據(jù)變式2圓與橢圓關(guān)系,點P由點C伸縮變換得到
則有:,點A(-a,0),B(a,0)
所以所以
例2、已知橢圓C:的左、右頂點分別為A、B,點M為C上不同于A、B的任意一點,則直線MA、MB的斜率之積為
( )
A. B.-4 C. D.4
解法一:因為是選擇題所以可以采取特殊點法.因為一般情況下成立,那么特殊情況也會成立
結(jié)論2:圓O的弦AB,C為弦中點則。
橢圓的弦AB,C的弦中點
則.
解析:設(shè)
則
因為,所以
A、B看作是由A、B兩點變換來的所以,
所以=