用几何画板绘制椭圆的方法_椭圆论文

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椭圆是解析几何中的一个重要概念,利用几何画板不仅可以简捷准确地画出椭圆,而且可以加深时椭圆概念的理解,丰富对椭圆的认识。下面我们介绍椭圆的几种画法和原理。

一、利用椭圆定义画椭圆

画法1:如图1

图1

(1)作线段AB及AB的中点O;

(2)在线段OB上任取一点F,作点F关于点O的对称点F';

(3)在线段AB上任取一点M,以F为圆心MB为半径作圆,以F'为圆心,MA为半径作圆,两圆的交点为

(4)分别选中点M和点,用“作图”菜单中的“轨迹”功能画出椭圆。

原理:|PF'|+|PF|=|AM|+|MB|=|AB|=2a。

画法2:如图2

图2

(1)作线段AB=2a;

(2)在线段AB上取一定点C,以A为圆心AB为半径作圆A;

(3)在圆A上任取一点M,连接MA、MC,作线段材C的垂直平分线交线段MA于点P;

(4)分别选中点M和点P,用“作图”菜单中的“轨迹”功能画出椭圆。

原理:|PA|+|PC|=|PA||+|PM|=|AB|=2a。

二、利用椭圆第二定义画椭圆

画法3:如图3

(1)取两条线段,长度分别为a、c,a>c,计算

(2)画定点F和定直线l,过点F作l的垂线,交直线l于点C;

(3)在直线CF上任取一点M,过M作l的平行线l';

(4)度量CM的长,计算|CM+×e;

(5)以点F为圆心,|CM|×e为半径作圆,此圆与直线,l'相交于两点;

(6)分别选中点M和点,用“作图”菜单中的“轨迹”功能画出椭圆。

图3

原理:。由椭圆的第二定义知点P的轨迹为椭圆。

三、参数法画椭圆

画法4(同心圆画法):如图4

图4

图5

图6

(3)以D为中心,按定比缩放点C得点P;

(4)分别选中点C和点P,用“作图”菜单中的“轨迹”功能画出椭圆。

原理:椭圆可以看作由圆压缩得到的。

五、极坐标方程法

画法7:如图7

(1)建立极坐标系,选择“编辑”→“参数选择”,将角度单位改为“弧度”;

(2)作线段AB及其上一点C,度量比AC∶AB=e;

(3)作圆M,在圆M上取点D、E,记∠DME=θ;

(4)作线段p,计算

(5)描点p(ρ,θ);

(6)当θ变化时,点M画出椭圆。

类似地可以用椭圆的参数方程画椭圆,读者可自己操作。

图7

六、交轨法画椭圆

交轨法画椭圆就是利用两条动直线交点轨迹画

画法8:

(1)(如图8)作矩形ABCD,|AB|=2a,|BC|=2b(a>b);

图8

(2)取四边的中点E、F、G、H,连接EG、FH交于点O;

(3)在线段OF上任取一点M,度量比值,以C为中心,比值为λ缩放点F得点N;

(4)连接EM和GN交于点P,分别作点P关于x轴、y轴和原点的对称点

(5)当点M在OF上运动时,分别作出点P、的轨迹就是椭圆。

画法9:

(1)建立直角坐标系xOy(如图9),在x轴上取一点A,使OA=a;

(2)以O为圆心,OA为半径作圆与y轴交于两点B、C;

(3)在圆周上任取一点M,过点M作x轴的垂线交x轴于点N,作直线BM和CN,交点为P;

(4)分别选中点M和点P,用“作图”菜单中的“轨迹”功能画出椭圆。

图9

七、切线法画椭圆

画法10:如图10

(1)作线段AB=b,在线段AB上取一点C,以A为圆心,AB为半径作圆A;

(2)在圆A上任取一点M,作直线CM,并过点M作圆A的切线;

(3)过点A作CM的平行线交圆A的切线于点Q;

(4)当点M在圆A上运动时,点Q的轨迹为椭圆。

图10

原理:建立坐标系如图10,设C(O,c),求得点Q的轨迹方程为

画法11:如图11

图11

(1)画线段AB=2a,以AB为直径作圆O;

(2)过A、B分别作圆O的切线j、k;

(3)在圆O上任取一点M,过M作圆的切线与线j、k分别交于点D、E;

(4)连接AE和BD,交点为P;

(5)分别选中点M和点P,用“作图”菜单中的“轨迹”功能画出椭圆。

画法12:如图12

(1)在x轴正半轴上取两个点A、B,以A为圆心,作一个圆A;

(2)在圆A上取动点M,直线MA交y轴于点N,以N为圆心过原点O作圆N;

(3)分别过A、B作圆N的异于x轴的切线,两切线交于点P;

(4)当点M在圆A上运动时,点P的轨迹就是椭圆。

原理:|PA|+|PB|=|OA|+|OB|=常数。

图12

八、利用定长线段在坐标轴上滑动画椭圆

画法13:如图13

(1)在圆O上任取一点M,过M分别作x轴、y轴的垂线,垂足是A、B;

(2)作直线AB,在直线AB上取一点P(异于A、B和线段AB中点);

(3)当点M在圆上运动时,点P的轨迹就是椭圆。

原理:定长线段AB的两个端点A、B分别在x轴、y轴上滑动,点P线段AB或其延长线上的一点(线段AB中点除外),则点P的轨迹是一个椭圆。

图13

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