圆锥曲线的折法

问题1:已知圆 内有一点 ,求一动点 到圆心与定点 的距离之和为半径的轨迹方程。

分析:这个问题的本质为,平面内与两个定点的距离之和等于常数(这个常数大于两定点的距离)的点的轨迹是什么?

解:设圆心 坐标 ,则, 即

整理得

所以,点M的轨迹是以 , 为焦点的椭圆。

发现:上述椭圆的两个焦点恰是圆心和定点,于是,我们给出椭圆的一种折法。

方法:由一张圆形的纸开始,在圆的内部找一个不是圆心的点,在该点的位置上打上点号,折叠圆纸片,使圆的周界上有一点落在打点的地方。继续上述过程,绕着圆的全部周界折下去。最后,折痕的交点会构成一个椭圆的形状。

证明:由折纸法知, 、A两点关于折痕所在直线l对称,即l是线段 的中垂线。连结 交l于点M,则|MO|+|MA|=|MO|+| |=| |=R。即点M在以O、A为焦点,以R为长轴长的椭圆上。

问题2:已知圆 外有一点 ,求一动点 到圆心与定点 的距离之差的绝对值为半径的轨迹方程。

解:设圆心 坐标 ,则

整理得。

所以,点M的轨迹是双曲线。

双曲线的折法:由一张圆形的纸开始,在圆的外部选择一个点并在该点的位置上打上点号,折叠圆纸片,使圆的周界上有一点落在打点的地方,继续上述过程,绕着圆的全部周界做下去。最后,折痕的交点会构成一个双曲线的形状。

证明:由折纸法知,

、A两点关于折痕所在直线l对称,即l是线段 的中垂线。连结 并延长

交l于点M,则||MA|-|MO||=|| |-|MO||=| |=R。

即点M在以O、A为焦点,以R为实轴长的双曲线上。

问题3:已知直线l:x=-2,其外有一点 ,求一动点 到定点 与到定直线l的距离相等的轨迹方程。

解:过点M做直线l的垂线,垂足为K,则

,即

整理得 。

所以,点M的轨迹是抛物线。

抛物线的折法:由一张距形纸的一边开始,在矩形的内部选择一个点并在该点的位置上打上点号,折叠矩形纸片,使距形纸的一边上有一点落在打点的地方,

继续上述过程,沿着矩形的这一边全部做下去。最后,折痕的交点会构成一个抛物线的形状。

证明:由折纸法知,F, A两点关于折痕所在直线 对称,即 是线段 FA的中垂线。过点A作m的垂线交 于点M,则|MA|=|MF|即点M在以F为焦点,以m为准线的抛物线上。

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圆锥曲线的折法

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