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蒙日圓

圖文 更新时间:2024-12-04 08:34:16

在數學學習中,我們都知道,切線是因圓而産生的,它與圓形有着剪不斷的情結,而對于相交且垂直的兩條切線,它們交點的軌迹卻是美侖美奂的一一蒙日圓,你知道嗎?

蒙日圓(說說蒙日圓)1


在學習蒙日圓之前,我們先來認識一下,來自法國的大數學家蒙日(1746-1818),他曾與拿破侖有過一段不錯的交情。拿破侖具有豐富的軍事才能的同時,還是非常喜歡數學的,他曾與數學家蒙日結成了忘年之交。

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蒙日圓(說說蒙日圓)3

蒙日圓是19世紀法國的數學家加斯帕爾·蒙日發現的,蒙日的《畫法幾何學》,曾被高斯稱贊為"智慧的滋補品"。

什麼是蒙日圓呢?

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在橢圓(雙曲線)中,任意兩條互相垂直的切線的交點都在同一個圓上,它的圓心是橢圓的中心,半徑等于長、短半軸的平方和(差)的幾何平方根,這個圓就叫蒙日圓。

常見的三種類型的蒙日圓如下:

①橢圓的蒙日圓

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與橢圓x^2/a^2 y^2/b^2=1相切的兩條垂直切線的交點的軌迹方程是x^2 y^2=a^2 b^2。

②雙曲線的蒙日圓

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與雙曲線x^2/a^2-y^2/b^2=1(a>b>0)相切的兩條垂直切線的交點的軌迹方程是x^2十y^2=a^2-b^2。

③抛物線的蒙日圓

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與抛物線y^2=2px(p>0)相切的兩條垂直切線的交點的軌迹方程是x=-p/2(可以看作是無窮大的圓)。

特殊的,圓的蒙日圓是個同心圓,其半徑為圓半徑的√2倍。

蒙日圓(說說蒙日圓)12


與圓x^2 y^2=r^2的相切的兩條垂直切線的交點的軌迹方程是x^2十y^2=2·r^2。即蒙日圓為該圓的同心圓,其半徑是圓半徑的√2倍。


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下面看一下圓的蒙日圓的軌迹方程的證明方法:

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已知,點P是圓O:x^2 y^2=r^2外任一點,PA、PB是圓的兩條互相垂直的切線,A、B分别為切點,求證,p點的軌迹方程是x^2 y^2=2·r^2。

證明:連OA、OB,OP,由OA=OB=r,LPAO=LPBO(圓的切線的定義),OP為公用邊,所以▽PAO≌▽PBO,故PA=PB。

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又由PA垂直PB,知LBPA是直角,即有LBPA十LPAO LPBO=270,故LAOB也是直角。因此四邊形PAOB是正四邊形,即PA=PB=r,這樣由勾股定理,知OP=√(r^2 r^2)=√2·r。

再根據P的任意性,可知P的軌迹是以O為圓心,以OP為半徑的圓,其軌迹方程為x^2 y^2=2·r^2。

最後,我們重點來看下,橢圓的蒙日圓的證明過程吧,請大家注意,用代數證明法的運算量比較大,但思路清晰易懂,值得推薦。


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在判别式=0的化簡過程中,一定要細心認真,合并同類項時,注意要抓位K的一次項和二次項,不要混淆。

當然,若有興趣的話,你還可以仿照此法,來證明雙曲線的蒙日圓的軌迹方程的。

下面,歡迎大家來挑戰一道數學高考試題吧,看當年學霸的你還能不能繼續紅旗飄飄!

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怎麼樣,蒙日圓沒蒙你吧?好啦,來欣賞一下美圖再壓壓驚吧!

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鄭重聲明:圖片來自網絡。

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