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| 圆锥曲线论 |
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圆锥曲线最早是由古希腊学者梅内克谬斯(Menaechmus)进行系统研究的，他用顶角分别为直角、锐角和钝角，三种直圆锥以不过顶点而垂直一条母线的平面截割这三种圆锥曲面，而分别得到抛物线、椭圆和双曲线的一支。[1]
简介
圆锥曲线亦称]]圆锥截线]]。简称锥线。一类重要的二次曲线。它是不过圆锥顶点的平面与圆锥面相交而成的曲线。 设圆锥的半顶角为α，平面与圆锥的轴所成的角为θ： 当θ=α 时，截面和圆锥的一条母线平行，交线是抛物线； 当 α<θ≤π/2 时，截面和所有的母线相交，交线是椭圆，特别当θ=π/2 时，交线时圆； 当 0≤θ<α 时，截面和两条母线平行，交线时双曲线。 因此，圆锥曲线包括抛物线、椭圆和双曲线，统称圆锥曲线。如果平面过圆锥的顶点，截面与圆锥面的交集有以下几种情况： 当θ=α 时，平面与圆锥面相切于圆锥的一条母线，可视为退化抛物线； 当α<θ≤π/2 时，平面与圆锥面有惟一公共点（圆锥的顶点），可视为退化的椭圆； 当 0≤θ<α 时，平面与圆锥面相交于两条母线，可视为退化双曲线。 这些交集统称为退化圆锥曲线。一般所谓的圆锥曲线，是指非退化的圆锥曲线。 在平面仿射坐标系中，圆锥曲线的方程都是二元二次方程，因此，圆锥曲线又称为二次曲线。而且平面与任何二次曲面的交线总是二次曲线。例如，圆柱的斜截口即为椭圆。设想在圆锥的顶点 V 处放一点光源，圆在灯光下的阴影一般时圆锥形的，因此，圆锥曲线是圆在中心投影下，在不同平面上的射影。椭圆、抛物线、双曲线与圆在中心投影下互变的规律性对于航空测量（高空照片的分析）和透视学研究具有重要意义。
发展
圆锥曲线最早是由古希腊学者梅内克谬斯(Menaechmus)进行系统研究的。 到了亚历山大里亚时期，阿波罗尼奥斯(Apollonius,(P))在他的《圆锥曲线学》中指出同一圆锥的不同截口曲线可以是抛物线（齐曲线）、椭圆（亏曲线）和双曲线（超曲线），并且研究了圆锥曲线的共轭直径、切线和法线及其性质，也研究了圆锥曲线的极点和极线的性质。书中没有谈准线，但圆锥曲线是到定点（焦点）和到定直线（准线）的距离之比为常数（离心率）的点的轨迹，对此欧几里得(Euclid)是知道的，并由帕普斯(Pappus,(A))述及且给出证明，这些对形成近代圆锥曲线的理论有着深远的影响。 自从笛卡儿(Descartes,R.)引进坐标系以来，沃利斯(Wallis,J.)在他的《论圆锥曲线》中，为了阐明阿波罗尼奥斯的结果，把几何条件转化为代数条件，第一个证明了动点坐标x,y的二元二次方程与几何里的圆锥曲线对应，并开始用方程的理论来研究曲线的性质。 16 —17 世纪，随着机械工业的诞生和航海、建筑、造船、采矿等事业的发达，推动了天文学和力学的发展。这时在天文学上发现行星的轨道是椭圆，力学上确定了抛射体的轨道是抛物线等。因此，有关圆锥曲线的深人研究也就成为迫切的需要了。 到了18 世纪,由于欧拉(Euler,L.)等多人的努力，圆锥曲线的现代理论才有了最终的结果。 文字语言定义：平面内一个动点到一个定点与一条定直线的距离之比是一个小于1的正常数e。平面内一个动点到两个定点（焦点）的距离和等于定长2a的点的集合（设动点为P，两个定点为F1和F2，则PF1+PF2=2a）。定点是椭圆的焦点，定直线是椭圆的准线，常数e是椭圆的离心率。 标准方程： 1、中心在原点，焦点在x轴上的椭圆标准方程： 其中。 2、中心在原点，焦点在y轴上的椭圆标准方程： 其中。 参数方程：（θ为参数，0≤θ≤2π)。
双曲线
文字语言定义：平面内一个动点到一个定点与一条定直线的距离之比是一个大于1的常数e;平面内一个动点到两个定点（焦点）的距离差等于定长2a的点的集合（设动点为P，两个定点为F1和F2，则│PF1-PF2│=2a）定点是双曲线的焦点，定直线是双曲线的准线，常数e是双曲线的离心率。 标准方程： 1、中心在原点，焦点在x轴上的双曲线标准方程： 其中a>0，b>0，c²=a²+b²。 2、中心在原点，焦点在y轴上的双曲线标准方程： 其中a>0，b>0，c²=a²+b²。 参数方程：x=asecθ；y=btanθ （θ为参数）。
抛物线
文字语言定义：平面内一个动点到一个定点与一条定直线的距离之比是等于1。定点是抛物线的焦点，定直线是抛物线的准线。 参数方程 x=2pt² ， y=2pt (t为参数)， t=1/tanθ（tanθ为曲线上点与坐标原点确定直线的斜率）特别地，t可等于0。 直角坐标 y=ax²+bx+c （开口方向为y轴，a≠0） x=ay²+by+c （开口方向为x轴，a≠0)。
离心率
椭圆，双曲线，抛物线这些圆锥曲线有统一的定义：平面上，到定点的距离与到定直线的距离的比e是常数的点的轨迹叫做圆锥曲线。且当0<e<1时为椭圆：当e=1时为抛物线；当e>1时为双曲线。 这里的参数e就是圆锥曲线的离心率，它不仅可以描述圆锥曲线的类型，也可以描述圆锥曲线的具体形状，简言之，离心率相同的圆锥曲线都是相似图形。一个圆锥曲线，只要确定了离心率，形状就确定了。特别的，因为抛物线的离心率都等于1，所以所有的抛物线都是相似图形。
极坐标方程
1、在圆锥中，圆锥曲线极坐标方程可表示为： 其中l表示半径，e表示离心率； 2、在平面坐标系中，圆锥曲线极坐标方程可表示为： 其中e表示离心率，p表示焦点到准线的距离。
焦半径
圆锥曲线上任意一点到焦点的距离称为焦半径。 圆锥曲线左右焦点为F1、F2，其上任意一点为P(x,y)，则焦半径为： 椭圆 |PF1|=a+ex(PF1>PF2)； |PF2|=a-ex(PF2<PF1)。 双曲线 P在左支，|PF1|=-a-ex，|PF2|=a-ex； P在右支，|PF1|=a+ex，|PF2|=-a+ex； P在下支，|PF1|= -a-ey，|PF2|=a-ey； P在上支，|PF1|= a+ey，|PF2|=-a+ey。 抛物线 |PF|=x+p/2。
切线方程
圆锥曲线上一点P（）的切线方程： 以 即得椭圆：。
焦准距
圆锥曲线的焦点到准线的距离p，叫圆锥曲线的焦准距，或焦参数。 椭圆： ； 双曲线： ； 抛物线：p。
焦点三角形
椭圆或双曲线上的一点与两焦点所构成的三角形。 设F₁、F₂分别为椭圆或双曲线的两个焦点，P为椭圆或双曲线上的一点且PF₁F₂能构成三角形。 若∠F₁PF₂=θ，则椭圆焦点三角形的面积为 ； 双曲线焦点三角形的面积为。
通径
圆锥曲线中，过焦点并垂直于轴的弦称为通径。 椭圆的通径： 双曲线的通径： 抛物线的通径：2p 已知圆锥曲线内一点为圆锥曲线的一弦中点，求该弦的方程： 1、联立方程法。 用点斜式设出该弦的方程（斜率不存在的情况需要另外考虑），与圆锥曲线方程联立求得关于x的一元二次方程和关于y的一元二次方程，由韦达定理得到两根之和的表达式，再由中点坐标公式和两根之和的具体数值，求出该弦的方程。 2、点差法（代点相减法） 设出弦的两端点坐标(x₁,y₁)和(x₂,y₂)，代入圆锥曲线的方程，将得到的两个方程相减，运用平方差公式得[(x₁+x₂)(x₁-x₂)]/a²+[(y₁+y₂)(y₁-y₂)/b²]=0 由斜率为(y₁-y₂)/(x₁-x₂），可以得到斜率的取值（使用时注意判别式的问题）
统一方程
平面直角坐标系内的任意圆锥曲线可用如下方程表示： 其中，α∈[0,2π)，p>0，e≥0。 ①e=1时，表示以F(g,h)为焦点，p为焦点到准线距离的抛物线。其中 与极轴夹角α（A为抛物线顶点）。 ②0<e<1时，表示以F1(g,h)为一个焦点，p为焦点到准线距离，e为离心率的椭圆。其中 与极轴夹角α。 ③e>1时，表示以F2(g,h)为一个焦点，p为焦点到准线距离，e为离心率的双曲线。其中 与极轴夹角α。 ④e=0时，表示点F(g,h)。 五点法求平面内圆锥曲线可以采用该统一方程。代入五组有序实数对，求出对应参数。 注：此方程不适用于圆锥曲线的其他退化形式，如圆等。 附：当e≠0时，F(g,h)对应准线方程：