橢圓是一種既重要又優(yōu)美的圓錐曲線,可以通過用平面截圓錐得到.橢圓的繪制方法很多,其中最簡單最優(yōu)美的作法就是根據(jù)橢圓第一定義的手工作法,即:取一條定長細(xì)繩,把它的兩端分別固定在畫圖板上的和點(diǎn),當(dāng)繩長大于和的距離時(shí),用鉛筆尖把繩子拉緊,使筆尖在圖板上慢慢移動(dòng),就可以畫出一個(gè)橢圓.
幾何畫板是一種常用的數(shù)學(xué)軟件,具有強(qiáng)大的繪圖功能,也為我們探究橢圓的不同繪制方法提供了平臺(tái).在探究過程中,我們遇到了一些麻煩和困難,但也獲得了很多意想不到的驚喜和收獲!
我們將橢圓的繪制方法分為七類:定義法、代數(shù)法、交軌法、變化法、包絡(luò)法、物理法、立體幾何法。今天大小吳就先介紹定義法!
1橢圓的第一定義之交弧法
(1)原理
(2)作法
- 作,在線段上取一動(dòng)點(diǎn).
- 作兩個(gè)點(diǎn)和,以為圓心,為半徑作圓;以為圓心,為半徑作圓.
- 記圓和圓的交點(diǎn)為(注意有兩個(gè)交點(diǎn),否則就只能得到半個(gè)橢圓),以為主動(dòng)點(diǎn),為從動(dòng)點(diǎn),構(gòu)造軌跡便得到橢圓.
(3)分析
動(dòng)點(diǎn)的軌跡為以、為焦點(diǎn)的橢圓.
(4)評(píng)價(jià)
交弧法繪制的橢圓有焦點(diǎn),但在兩個(gè)半橢圓交接處是不穩(wěn)定的,精度越高越接近精確的橢圓.
2橢圓的第一定義之單圓法
(1)原理
(2)作法
- 畫兩個(gè)點(diǎn)、. 以為圓心作一個(gè)圓,使得圓半徑大于 .
- 在圓上取動(dòng)點(diǎn). 記線段的中垂線與線段的交點(diǎn)為,以為主動(dòng)點(diǎn), 為從動(dòng)點(diǎn),構(gòu)造軌跡便得到橢圓.
(3)分析
動(dòng)點(diǎn)的軌跡為以、為焦點(diǎn)的橢圓.
(4)評(píng)價(jià)
單圓法非常巧妙地運(yùn)用了線段中垂線的性質(zhì),因點(diǎn)只依賴于點(diǎn)的運(yùn)動(dòng),故無需拼接,比起方法1更為精準(zhǔn).
3橢圓的第二定義
(1)原理
動(dòng)點(diǎn)到定點(diǎn)的距離與動(dòng)點(diǎn)到定直線的距離之比為定值,即(0 < <1).
(2)作法
- 作線段,在其上取一點(diǎn),度量線段和之長,并作比.
- 作射線,在其上取一點(diǎn),度量的長;計(jì)算,并把它標(biāo)記為距離.
- 以為圓心,為半徑作圓.
- 按標(biāo)記的距離平移準(zhǔn)線,平移后的準(zhǔn)線與圓相交于(注意有兩個(gè)交點(diǎn),否則就只能得到半個(gè)橢圓),以為主動(dòng)點(diǎn),為從動(dòng)點(diǎn),構(gòu)造軌跡便得到橢圓.
(3)分析
動(dòng)點(diǎn)到定點(diǎn)的距離,動(dòng)點(diǎn)到定直線的距離 ,
,(0 < <1),故動(dòng)點(diǎn)的軌跡為以為左焦點(diǎn),為左準(zhǔn)線的橢圓.
(4)評(píng)價(jià)
與方法1相類似,方法3的橢圓也是由兩段拼接而成,越到拼接處效果越差,只有通過增加精度使之變得圓滑.
|