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刘瑞祥:尺规作图绘制圆锥曲线上的点

已有 3839 次阅读 2018-7-5 08:55 |个人分类:数学|系统分类:科普集锦

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  除圆以外,尺规不能画出任何圆锥曲线,但这不代表不能画出圆锥曲线上(有限多)的点。

1、抛物线——设F为焦点,直线m为准线

001.png

  1. 过F向准线l作垂线,垂足为X,则FX的中点是抛物线的顶点O。

  2. 又,过准线上任一点A作准线的垂线n,再作线段FA的垂直平分线l,与直线n交于P,则点P就是所求的点。

  3. 按上述方法作出一系列抛物线上的点,顺次圆滑连接即成抛物线。

  这是因为P到准线距离和到点F距离相等。

2、椭圆——已知F1、F2为焦点,椭圆上任一点到这两点距离之和等于已知长度2a

002.png

  1. 过F1向任意方向作射线,并在其上取一点A,使F1A等于2a。

  2. 连接F2A,并作F2A的垂直平分线l,设l交F1A于P,则P就是所求的点。

  3. 按上述方法作出一系列椭圆的点,顺次圆滑连接即成椭圆。

3、双曲线——已知F1、F2为焦点,双曲线上任一点到这两点距离之差等于已知长度2a(2c>2a)

003.png

  1. 过F1向任意方向作射线,并在其上取一点A,使F1A等于2a。

  2. 连接F2A,并作F2A的垂直平分线l,设l交射线F1A于P,则P就是所求的点。(若直线l与射线F1A无交点,则在另外方向上重复上一步。)

  3. 按上述方法作出一系列双曲线上的点,顺次圆滑连接即成双曲线(的一支)。类似方法可以作出双曲线的另一支。

4、圆锥曲线还有统一定义——到定点和定直线距离的比为给定常数e的点的轨迹,因此借助本命题可以用尺规绘出圆锥曲线上的点。以下设e=AB/OA,准线为直线l,焦点为F

004.png

  1. 过F作准线的垂线x,垂直为X;

  2. 在x上任取一点N,过N作x的垂线m;

  3. 以O为端点,作任意方向射线,在其上取OC=XN,根据本命题可在其上取一点D,使OA/AB=OC/CD;

  4. 以F为圆心,CD长为半径作圆,交直线m于P、P'两点。P、P'即为所求。



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