Конические сечения. Возможные сечения плоскостью, проходящей через вершину конической поверхности

Страницы работы

Содержание работы

Конические сечения

Начать показ

Оглавление

Конические сечения Эллипс Парабола Гипербола Контрольная работа

Дальше

Назад

Конические сечения

Коническая поверхность — фигура, полученная вращением прямой (образу-ющей) вокруг другой прямой, пересека-ющей её под острым углом, называемой осью вращения.

Дальше

Назад

Возможные сечения плоскостью, проходящей через вершину конической поверхности

Если плоскость проходит через вершину конической поверхности, то в сечении может получиться: 1) точка; 2) прямая (образующая); 3) две пересекающиеся прямые (образующие).

Дальше

Назад

Эллипс

Эллипсом (рис. 1) называ-ется геометрическое место точек, сумма расстояний от которых до двух заданных точек F1 и F2, называемых фокусами эллипса, есть величина постоянная.

Рис. 1

Дальше

Назад

Эллипс. Фокальное свойство

Пусть плоскость не проходит через вершину S конической поверхности. Обозначим через φ угол между образующей и осью вращения. Докажем, что если плоскость сечения пересекает ось под углом, большим φ, то в сечении получается эллипс. Для этого достаточно доказать, что сечение удовлетворяет следующему фокаль-ному свойству: Сумма расстояний от произвольной точки сечения до двух данных точек есть величина постоянная.

Дальше

Назад

Доказательство фокального свойства

Доказательство. Впишем в коническую поверхность две сферы, касающиеся плоскости сечения в некоторых точках F1, F2 и конической поверхности по окружностям C1 и C2. Пусть А — произвольная точка сечения. Проведем образующую АS и обозначим через A1, A2 точки ее пересечения с окружностями C1 и C2. Заметим, что прямая АS является касательной к обеим сферам.

Дальше

Назад

Доказательство фокального свойства

Воспользуемся тем, что отрезки касательных, проведенных к сфере из одной точки, равны. Тогда AF1 = AA1, AF2 = AA2. Поэтому AF1 + AF2 = AA1 + AA2 = A1A2. Но длина отрезка A1A2 не зависит от выбора точки А сечения. Она равна образующей соответствующего усечен-ного конуса. Поэтому сумма расстояний от точки А до точек F1 и F2 будет постоянной.

Дальше

Назад

Касательная к эллипсу. Свойство касательной

  • Определение. Касательной к эллипсу называется прямая, лежащая в плоскости эллипса и имеющая с ним только одну общую точку.
  • Теорема. Углы между каса-тельной к эллипсу и отрезками, соединяющими точку касания с фокусами эллипса равны.

Дальше

Назад

Свойство касательной

Доказательство. Пусть задан эллипс с фокусами F1, F2 и А — произвольная точка эллипса. Обозначим AF1 + AF2 = 2a. Проведем биссектрису с угла, смежного с углом F1AF2. Тогда углы, образованные этой прямой с отрезками AF1 и AF2 равны. Докажем, что прямая с будет касательной к эллипсу. Рассмотрим точку F′, симметричную точке F2 относительно прямой с. Она принадлежит прямой F1A и F1F′ = 2a. Для произвольной точки A′ прямой с, отличной от А, имеем A′F2 = A′F′, A′F1 + A′F2 = A′F1 + A′F′ > F1F′ = 2a. Следовательно, точка A′ не принадлежит эллипсу и прямая с имеет только одну общую точку А с эллипсом, т. е. является касательной.

Дальше

Назад

Свойства фокусов эллипса

  • Доказанное равенство углов можно интерпретировать следующим образом.
  • Если изготовить зеркальную поверхность в форме эллипсоида вращения — фигуры, полученной вращением эллипса вокруг его оси, и поместить в один из фокусов источник света, то лучи света, отразившись от зеркальной поверхности, соберутся в другом фокусе.
  • Слово «фокус» в переводе с латинского означает «очаг», «огонь», и именно это свойство эллипса по- служило основанием для названия точек F1, F2 фокусами.

Дальше

Назад

Парабола

Параболой (рис. 2) называ-ется геометрическое место точек, равноудалённых от заданной точки F, называемой фокусом параболы, и данной прямой, не проходящей через эту точку и называемой директрисой параболы.

Рис. 2

Дальше

Назад

Парабола

Выясним, что получится в сечении конической поверхности плоскостью а, если эта плоскость не проходит через вершину S и пересекает ось под углом φ, равным углу между образующей и осью конической поверхности. В этом случае одна из образующих будет параллельна плоскости сечения. Впишем в коническую поверхность сферу, касающуюся плоскости α в некоторой точке F и конической поверхности по окружности С, лежащей в плоскости р, перпендикулярной оси. Плоскости α и β образуют между собой угол 90º – φ и пересекаются по некоторой прямой d.

Дальше

Назад

Парабола

Пусть А — произвольная точка сечения. Проведем образующую АS и обозначим через A1 точку ее пересечения с окружностью С. Заметим, что прямая АS является касательной к сфере. Прямая АF также является касательной. Отрезки АF и АA1 равны как отрезки касательных, проведенных к сфере из одной точки. Опустим из точки А перпендикуляр АВ на плоскость β и перпендикуляр АD на прямую d. Угол A1АВ равен φ. Угол АОВ является углом между плоскостями α и β и поэтому равен 90º – φ. Следовательно, угол ВАО равен φ.

Дальше

Назад

Уравнение параболы

Похожие материалы

Информация о работе

Тип:
Конспекты лекций
Размер файла:
536 Kb
Скачали:
0