已知和椭圆外一点 ,求 到椭圆上的点的最小(大)距离椭圆。
举个例子, 已知椭圆 , , 为椭圆上一点,求 的取值范围。
我在高中有一段时间做圆锥曲线大题很吃力,这是我在恶补圆锥曲线知识的时候想到的一个问题。。
想到这题时,我的第一反应是类比为点到圆距离的最值,所以感觉应该很简单。。
看起来真的很简单,感觉如果硬算不行,就用椭圆的参数方程嘛;如果椭圆的参数方程还不行,还可以找当以 为圆心的圆与椭圆相切时的切点 ,此时过 的切线和 垂直,可以列两条方程求解。
然后动手做才发现,无论是直接硬算,还是用椭圆的参数方程,还是求圆和椭圆的切点,全部化归为“四次方程求实数解”的问题。。。身为一个普通的高中生,我自然放弃了。
之后不久,我尝试在网络上寻找这个问题的答案,但并没有找到满意的答案。。。我发现关于这个问题的讨论寥寥无几,而大部分回答者给出的答案都是我开始的想法,很明显他们在给出解题思路前没有实际计算过,所以产生了想当然的状况。
如果你知道圆的标准参数方程,那么椭圆的标准参数方程也就顺理成章了。我们回顾:对单位圆: ,其标准参数方程为: 则对椭圆: 用变量替换(rescaling): 可将其化作圆: 所以,我们有 , 即得到椭圆的(标准)参数化: 你可能会问:那圆的标准参数方程 (1)又是如何来的呢?最直接的回答是:通过三角函数的定义:将圆周上的周期运动分解为 方向上的两个独立运动,即 和 , 看作是时间参数。然后根据圆的定义知: 当然,对于单位圆,我们可以用如下代数方法获得其参数方程。对一曲线,为写出其参数方程,我们需要将变量 写出另一独立变量的函数。几何上,这意味着: 我们需要将给定曲线与只依赖于一个参数的一曲线族相交。当然最简单的曲线族是一直线族,其参数是斜率 。 简单起见,我们将单位圆与过原点的旋转曲线族 相交,得到: 上面的(3)即为圆的一种代数参数化,它与之前用三角函数的参数是等价的,即将 解释为 ,则有 注意到,上面的代数参数化有一曲线,即直线与圆交于两点,反应于平方根的正负两值,为消解这种歧义,我们选择更好的直线族用来参数化单位圆。比如,我们选择通过圆上某一定点的旋转直线族。我们选择通过圆上定点 的直线族: ,其与单位圆只交于除 外的一点。 将参数方程(4)用三角函数来解释(见上图): ,由此(4)可写作: 此即著名的“万能变换”,它的本质是单位圆的有理参数化(因为能够写成参数 的有理函数)。当然,可以选择其它的定点,得到不同的有理参数化。可用有理参数化来求解下面丢番图方程的所有有理解,即下面方程所定义的代数曲线上的有理点。
椭圆方程x?a?y?b?1,设切点是(m,n),则过该点的切线方程是mx/a?ny/b?1(半代入形式)
令此切线过已知定点,借助另一方程即(m,n)在椭圆上即可求出m、n的值,不过注意会有两解。
椭圆的标准方程共分两种情况:
当焦点在x轴时,椭圆的标准方程是:x^2/a^2+y^2/b^2=1,(a>b>0);
当焦点在y轴时,椭圆的标准方程是:y^2/a^2+x^2/b^2=1,(a>b>0);
其中a^2-c^2=b^2
推导:PF1+PF2>F1F2(P为椭圆上的点 F为焦点)
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扩展资料:
设椭圆的两个焦点分别为F1,F2,它们之间的距离为2c,椭圆上任意一点到F1,F2的距离和为2a(2a>2c)。
以F1,F2所在直线为x轴,线段F1F2的垂直平分线为y轴,建立直角坐标系xOy,则F1,F2的坐标分别为(-c,0),(c,0)。
设P(x,y)为椭圆上任意一点,根据椭圆定义知PF1+PF2=2a。