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使用几何画板找出双曲线的中心和抛物线的顶点

2015-04-07黄伟亮

中学数学杂志(高中版) 2015年2期
关键词:对称轴斜率双曲线

文[1]介绍了如何使用几何画板找出已知椭圆的中心,受该文启发,笔者利用几何画板进行探究,找到了已知双曲线的中心和已知抛物线的顶点,总结成文,作为文[1]的补充.

1找出已知双曲线的中心

步骤如下:

图11.在给定的双曲线某支上任意作出两条平行弦AB、CD;

2.将AB、CD的中点连接,得到直线l1;

3.在双曲线某支上作出另外两条平行弦EF、GH;

4.将EF、GH的中点连接,得到直线l2;

5.直线l1与l2的交点O就是双曲线的中心.(图1所示)

备注其中第二次作出的平行弦和第一次所作的平行弦不能平行.

该作法的证明与文[1]对椭圆所作的证明类似,此处不再累赘.

2找出已知抛物线的顶点

步骤如下:

1.在给定的抛物线上任意作出两条平行弦AB、CD;

2.将AB、CD的中点连接,得到直线l1;

图23.在直线l1上任取一点E,过E点作l1的垂线,交抛物线于FG;

4.取FG中点M,过M点作l1的平行线,得到直线l2;

5.直线l2与抛物线的交点O就是抛物线的顶点.(图2所示)

备注当平行弦AB、CD垂直于抛物线的对称轴的时候,所得的直线l1就是对称轴,此时点M就在抛物线的对称轴上,l1与抛物线的交点就是抛物线的顶点.

下面给出该作法的证明.

证明:不妨设该抛物线的方程为y2=2px(p>0).

(1)当AB、CD的斜率不存在的时候,显然它们的中点连线就是x轴,此时点M就是点E,在x轴上,直线l2是x轴,所以其与抛物线的交点O就是抛物线的顶点.

(2)当AB、CD的斜率存在的时候,显然其斜率不为0.设A(x1,y1)、B(x2,y2)、C(x3,y3)、D(x4,y4).直线AB的方程为x-x1=m(y-y1),联立方程组x-x1=m(y-y1),

y2=2px,消去x,整理可得y2-2pmy+2pmy1-2px1=0,由韦达定理可得y1+y2=2pm,于是弦AB中点的纵坐标为pm.同理,弦CD中点的纵坐标也为pm.于是直线l1平行于抛物线的对称轴.

因为FG⊥l1,所以FG⊥抛物线的对称轴,而M是FG的中点,所以点M在抛物线的对称轴上,直线l2过点M且与l1平行,所以l2就是抛物线的对称轴,所以l2与抛物线的交点O就是抛物线的顶点.

参考文献

[1]张伟.使用几何画板如何找出已知椭圆的中心[J].中学数学杂志,2014(7):23.

作者简介黄伟亮,男,广东肇庆人,学士,广东省佛山市南海区石门中学数学一级教师,发表文章50多篇.

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