几何画板双曲线作法.doc

几何画板简明教程 甘肃省环县第一中学刘金堂第十课 双曲线的画法的画法和性质一双曲线的定义： 1在平面内，到两个定点F1、F2的距离的差的绝对值等于常数(小于|F1F2|)的点的轨迹叫做双曲线。这两个定点叫做双曲线的焦点，两焦点间的距离叫做焦距。 2双曲线的标准方程：设M(x, y)是双曲线是上任意一点，双曲线的焦距为2c (c0)，则如图建立直角坐标系，又F1、F2的坐标分别是F1(c, 0), F2(c, 0)，若M点与F1、F2两点的距离的差的绝对值等于2a (ca0)，则 |MF1|MF2|2a, , 图101整理化简，并且设b2c2a2得双曲线的标准方程 .3双曲线的第二定义：设动点M(x, y)与定点F(c, 0)的距离和它到定直线: x的距离的比是常数(ca0)，则点M的轨迹是双曲线。点F是双曲线的一个焦点，直线是双曲线中对应于焦点F的准线。常数e (e1)是双曲线的离心率。 图1024双曲线的参数方程：以原点为圆心，分别以a、b (a, b0)为半径作两个圆，|OA|a, |OB|b, 点P是以a为半径的圆上的一个点，点C是OA与半径为bd 圆的交点，过点C作CNOx，交直线OP于N，过点N作OX轴的平行线，过点P作PROP，交Ox轴于R，过点R作直线RM交过点N的x轴的平行线于点M，当点P在圆上运动时，M点的轨迹是双曲线。设点M的坐标是(x, y)，是以Ox为始边，OP为终边的正角，取为参数，那么x|OR|OP|secasec, y|RM|CN|OC|tgbtg, 图103 双曲线的参数方程是 (是参数).二双曲线的画法：画法1：图1041在x轴上取两点F1、F2，使|OF1|OF2|，用它们作为两个焦点；2在图形外作一条线段AB，使|AB|2a，(|AB|F1F2|)；3以O为中心，在x轴上取两点A1、A2，使|A1A2|AB|；4在AB延长线上分别取C，使|BC|A1F1|；在ABC的延长线方向上作射线CC，并用“作图”菜单中的“对象上的点”功能在CC上作点C；5分别以F1、F2为圆心，用|BC|、|AC|为半径作圆，两圆相交于P1、P2两点；同样方法分别以F1、F2为圆心，用|AC|、|BC|为半径作圆，两圆相交于P3、P4两点；并将这四个点定义为“追踪点”；6依次选中点C、点P1 (或点C、点P2 , 或点C、点P3, 或点C、点P3)，用“作图”菜单中的“轨迹”功能，作出双曲线。理论根据：点P1是两圆的交点， 点P1到F1与F2的距离的差等于两圆的半径的差,即 |PF1|PF2|AC|BC|AB|2a.说明：点C不要直接在BC上取，那样画出来的双曲线将在x轴附近断开一段，因为计算机画的曲线实际上是由若干条小线段形成的，这些线段的端点是由符合条件的若干个点中随机选取的，当我们使点C在BC上运动时，当点C非常接近点B时，两圆没有交点，于是画出来的图形就不好看了。画法2：1在x轴上取两点F1、F2，使|OF1|OF2|，用它们作为两个焦点；2在图形外作一条线段，使它的长度为2a，(2a|F1F2|)；图1053以F1为圆心，2a为半径作圆，在圆上任取一点P；4连接PF1、PF2，作PF2的中垂线与直线PF1交于点M，连接MF2；5将点M定义为“追踪点”，分别选中点M、点P，用“作图”菜单中的“轨迹”功能画出双曲线。理论根据：点M在PF2的中垂线上， |MP|MF2|, |MF1|MF2|MF1|MP|F1P|2a. 即点M到两个定点F1和F2的距离的差等于定长2a。点M的轨迹是一个双曲线。画法3：1在平面直角坐标系中取点F1、F2，使|OF1|OF2|，把它们作为焦点，在OF1上取一点A1，使它作为双曲线的顶点；2度量OF1、OA1，把它们的长分别作为c和a，使a0)为半径画两个圆;2圆OA与x轴的正方向交于点C，过C作x轴的垂线，3在圆OA上取一点P，连接OP，直线OP与过点C且和x轴垂直的直线交于点N，过点N作x轴的平行线NM；4过点P作PR垂直于OP，交x轴于点R；5过点R在x轴的垂线交直线NM于点M；6分别选中点M和点P，用“作图”菜单中的“轨迹”功能，画出双曲线。理论根据：设xOP，则|OR|OP|secasec, |RM|NC|OC|tgbtg, 根据双曲线的参数方程知，点M的轨迹是一个双曲线。 图107三双曲线中动弦的画法(一)双曲线焦点弦的画法：图1081在坐标系中作出两个焦点F1、F2，在图形外作一条线段，使它的长等于2a(2a|F1F2|)；2以F1为圆心，2a为半径作圆，在圆上任取一点P，连接PF2，作PF2的中垂线交直线PF1于点M；选中点M和点P，用“轨迹”功能作出双曲线；3连接PF1延长与圆交于点Q；4同样方法作出点Q在双曲线上的对应点N；5连接MN，则线段MN一定过焦点F1，且点M、N都在双曲线上；6保留坐标系、双曲线、焦点和焦点弦MN，隐藏其它的内容，这时选中点M，在双曲线上拖动它，则点N相应在双曲线上移动，且MN始终经过点F1.理论根据：双曲线上的点M、N是由圆上的点P、Q得到的，线段PQ在大圆上经过定点F1，则相应的线段MN在双曲线上也经过定点F1.(二) 双曲线中过定点M的弦：图1091用参数方程的画法画出一个双曲线，标出定点D；2在以a为半径的圆上取一点M，作出它在双曲线上的相应点P；3作DEOx轴，垂足是E，过点E作以a为半径的圆的切线ER、ES，连接RS；4过点D作RS的垂线，垂足是D；5连接MS，延长与圆交于N，作出点N在双曲线上的对应点Q；6连接PQ，则PQ始终经过点D，且P、Q都在双曲线上；7保留坐标系、双曲线、定点D和过定点D的弦PQ，隐藏其它的内容，这时选中点P，在双曲线上拖动它，则点Q相应在双曲线上移动，且PQ始终经过点D；.理论根据：双曲线上的点P、Q是由大圆上的点M、N得到的，线段MN在大圆上经过定点D，则相应的线段PQ在双曲线上也经过定点MD。问题的关键是怎样由点D得到点D，我们看到，点D和点D的纵坐标是一样的，另外在双曲线中过点D且垂直于x的弦的两个端点在圆上的对应点恰好是R、S，所以点D.一定在RS上，这样就得到了点D.(三) 双曲线中平行弦的画法：图10101用参数方程的画法画出一条双曲线，计算两圆半径的比a, b，在双曲线上取一点P；2在图形外画一条斜率为k的线段，过点P作斜率为k的线段的平行线；3选中a, b, k, 用“计算”算出的值；4过原点O作斜率为的直线，与过点P斜率为k的直线相交于点M；5以点M为中心，将点P旋转180，得到点Q，则点Q在双曲线上；6连接PQ，则PQ就是斜率为k的双曲线中的平行弦；7保留坐标系、双曲线、斜率k和PQ，隐藏其它的内容；选中点P在双曲线上拖动点P，则弦PQ始终与AC平行，且点P、Q在双曲线上；8作PQ的中点，标记为“追踪点”，则点P运动时，就可以得到中点的轨迹。理论根据：设P(x1, y1), Q(x2, y2)都在双曲线上，且PQ的斜率为k，若PQ的中点为M(x0, y0), 有，两式相减得。, 中点M在过原点且斜率为的直线上。 四双曲线切线的画法： (一) 过双曲线上一个定点P的切线： 1在直角坐标系中画一条双曲线，同时标出它的两个焦点F1、F2；2在双曲线上标出定点P；图10113以F1为圆心，双曲线的实轴2a为半径作圆；4连接F1P交圆于点M；5连接F2M，作F2M的中垂线，这条中垂线过点P，并且是双曲线的切线。理论根据： 点P在双曲线上， |PF1|PF2|2a, 又|F1M|2a， |PF2|MP|, 点P在F2M的中垂线上，直线MP经过点M且与双曲线有且仅有一个交点，所以直线MP是双曲线过点P的切线。(二) 过双曲线外一点作双曲线的切线：1在直角坐标系中画一条双曲线，同时标出它的两个焦点F1、F2；2在双曲线外标出定点T；3以点F1为圆心，双曲线的实轴2a为半径作圆；4以点T为圆心，|TF2|为半径作圆，交圆F1于点M、N；5连接MF2，作MF2的中垂线TCP，同样连接NF2，作NF2