雙曲線焦點三角形,這可能是最全的解釋

2021-02-19 數學大卡車

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雙曲線的焦點三角形,

其實本沒打算去寫的。

畢竟,

很多時候,

它和橢圓的焦點三角形那麼相似。

可是想想,

畢竟客觀題還是會考,

覺得還是要寫個簡單點、

但更直觀點的東西。

所以,

今天的主要目標就是記憶了。

無題……

定義當然是和橢圓一樣的了。

焦點三角形ΔPF1F2:

雙曲線的上一點(非實軸端點)與兩個焦點構成的三角形稱為焦點三角形。

其中∠F1PF2為頂角θ,F1F2為底邊。

因為焦點三角形的頂點在雙曲線上,

因此一定會滿足雙曲線定義的。

則有:||PF1|-|PF2||=2a.

當然,

一定還有|PF1|-|PF2|<|F1F2|的。

和橢圓的封閉性不同,

雙曲線是個開放型曲線。

因此,

焦點三角形的頂角θ,

雖也是一個變量,

但變化規律就有點簡單了。

從圖中不難看出,

點P從頂點處出發時,

頂角θ應該是一直越來越小的。

因此:0°<θ<180°

看,

並沒有橢圓中那麼煩瑣。

因為記得橢圓裡,

要尋找角的最大值,

似乎還要用到餘弦定理的吧。

記得橢圓中,

結合定義及餘弦定理,

推導出了橢圓焦點三角形的面積公式。

那個我一真以為,

真的很美的的式子。

那麼在雙曲線裡,

會不會也有這麼美好的結論呢?

看看這個結論,

就覺得很有點意思了。

原來,

兩個曲線的焦點三角形面積,

真的是有很強的可比性的。

橢圓、雙曲線,定義中一加、一減,

卻原來,

面積竟會是一乘一除的。

當然,

為了更好地利用這個面積,

和橢圓一樣,

使用時也會經常的,

將之與點P的縱坐標結合在一起。

從而建立了,

面積與坐標之間的深厚友誼。


當然,

你也別忘了,

利用內切圓半徑與面積的關係,

也可以實現面積與內切圓半徑之間的,

相互轉換了。

橢圓中,

焦點三角形與離心率之間是有關係的。

這種關係,

可以從幾何與代數兩個角度去分別去刻畫。


在雙曲線中,

如果你願意分析,

其實也有類似的結論.

①離心率的代數解釋:


②離心率的幾何解釋:


③離心率與底角:

   

三角形有三個旁心和一個內心,

而旁心,

名如其心,

真的是在三條邊的旁邊,

一邊一個心。

其實,

旁心的軌跡確實還是挺麻煩的。

細心如你,

能從圖中看出兩腰所對旁心的軌跡特徵麼?

如果仔細觀察,

可以得到下面這些挺有意思的結論:

①左旁心軌跡為左側兩支雙曲線;

   右旁心軌跡為右側兩支雙曲線。

②頂點位於左支:

   左旁心張口小,右旁心張口大;

   頂點位於右支:

   右旁心張口小,左旁心張口大.

③底邊所對旁心:

   頂點在左支時,旁心軌跡為x=a,

   頂點在右支時,旁心軌跡為x=-a。

④內心:

   頂點在右側時,內心軌跡為x=a;

   頂點在左側時,內心軌跡為x=-a。

過焦點做焦點三角形頂角平分線的垂線,

垂足又會怎麼樣呢?

嗬嗬,

了不得,

垂足的軌跡竟是個圓!

可是冷靜點,

從數量關係著手分析,

證明其實簡單的。

畢竟,

只是兩條直線的交點。

那麼,

你能試下這個結論的證明麼?

橢圓中,

焦點三角形的重心,

軌跡依然是橢圓。

其實主要原因,

是因為重心公式的線性特徵。

那麼雙曲線裡,

重心的軌跡也是類似的.

因為y軸是F1F2的中垂線,

所以,

理所當然的,

外心就在y軸上了。

只是因為有漸近線的限制,

外心的軌跡,

其實也只能是一條線段而已。

而且端點是空心的。

和橢圓類似,

從焦點發出的光線,

經雙曲面反射後,

反射光線的反向延長線,

一定會經過另一個焦點的。

顯然的,

曲線在頂點P處的角平分線,

便是在點P處的切線了。

嗯,

求角平分線方程

如果利用切線與角平分線的這種關係,

是不是很爽歪歪呢!

(end) 

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