摘 要:橢圓、雙曲線和拋物線方程一直是高考的熱點,本文就如何在極坐標系中使橢圓、雙曲線、拋物線方程達到統(tǒng)一,提出自己的觀點.
關鍵詞:極坐標;橢圓;雙曲線;拋物線方程;統(tǒng)一
《數(shù)學教學通訊》(中等教育)2013年4期發(fā)表的郭新祝老師的論文《在極坐標系中橢圓、雙曲線、拋物線方程的統(tǒng)一》中探究的教材(蘇教版選修4-4)中,給出的圓錐曲線極坐標方程僅僅是極點建立在橢圓的左焦點(雙曲線的右焦點)情況下的方程,而對于另外三種形態(tài),即極點分別建立在橢圓的右、上、下焦點的情況,則沒有探究,下面筆者就帶領大家一起去進一步探討挖掘!
(一)如圖1,當極點建立在橢圓的右焦點(雙曲線的左焦點)時,
ρ=■(Ⅱ)
當0 當e=1時,方程(Ⅱ)表示開口向左的拋物線,定點F是該拋物線的焦點,定直線l是該拋物線的準線;此時,ρ=■,拋物線焦點極坐標為(0,0),頂點極坐標為■,0;拋物線準線方程為ρcosθ=p. 當e>1時,方程(Ⅱ)表示雙曲線,定點F是該雙曲線的左焦點,定直線l是該雙曲線的左準線. 與方程(Ⅰ)情形相同,對于雙曲線中的a,b,c結果也不變,即a=■,b=■,c=■,即雙曲線的實軸長為■,虛軸長為■,焦距為■,此時,雙曲線中心極坐標為■,0;雙曲線的左焦點極坐標為(0,0),右焦點極坐標為■,0;雙曲線的左頂點極坐標為■,0,雙曲線右頂點極坐標為■,0;雙曲線的左準線方程為ρcosθ=p,右準線方程為ρcosθ=■; 綜上所述,對于方程ρ=■,當e≠1即方程不表示拋物線時, 有結論(?。゛=■,c=■,b=■; ?搖?搖?搖(ⅱ)橢圓或雙曲線的中心極坐標為■,0; ?搖?搖?搖(ⅲ)橢圓的左(雙曲線的右)焦點極坐標為■,0,橢圓的右(雙曲線的左)焦點極坐標為(0,0); (ⅳ)橢圓的左(雙曲線的右)頂點極坐標為■,0,橢圓的右(雙曲線的左)頂點極坐標為■,0; (ⅴ)橢圓的左(雙曲線的右)準線方程為ρcosθ=■,橢圓的右(雙曲線的左)準線方程為ρcosθ=p. (二)如圖2,當極點建立在橢圓的上焦點(雙曲線的下焦點)時,如圖3, ρ=■(Ⅲ) ■ 圖2 當0 當e=1時,方程(Ⅲ)表示開口向下的拋物線,定點F是該拋物線的焦點,定直線l是該拋物線的準線;此時,ρ=■,拋物線焦點極坐標為(0,0),頂點極坐標為■,■; 拋物線準線方程為ρsinθ=p. 當e>1時,方程(Ⅲ)表示雙曲線,定點F是該雙曲線的下焦點,定直線l是該雙曲線的下準線,此時,a=■,b=■,c=■;雙曲線的實軸長為■,虛軸長為■,焦距為■;此時,雙曲線中心極坐標為■,■;雙曲線的上焦點極坐標為■,■,下焦點極坐標為(0,0);雙曲線的上頂點極坐標為■,■,雙曲線下頂點極坐標為■,■;雙曲線的上準線方程為ρsinθ=■,下準線方程為ρsinθ=p; 綜上所述,對于方程ρ=■,當e≠1即方程不表示拋物線時, 有結論(?。゛=■,c=■,b=■; ?搖?搖?搖(ⅱ)橢圓或雙曲線的中心極坐標為■,■; (ⅲ)橢圓的上(雙曲線的下)焦點極坐標為(0,0),橢圓的下(雙曲線的上)焦點極坐標為■,■; (ⅳ)橢圓的上(雙曲線的下)頂點極坐標為■,■,橢圓的下(雙曲線的上)頂點極坐標為■,■; (ⅴ)橢圓的上(雙曲線的下)準線方程為ρsinθ=p,橢圓的下(雙曲線的上)準線方程為ρsinθ=■. (三)如圖3,當極點建立在橢圓的下焦點(雙曲線的上焦點)時,?搖 ρ=■(Ⅳ) 當0 當e=1時,方程(Ⅳ)表示開口向上的拋物線,定點F是該拋物線的焦點,定直線l是該拋物線的準線;此時,ρ=■; 拋物線焦點極坐標為(0,0),頂點極坐標為■,■;拋物線準線方程為ρsinθ=-p. 當e>1時,方程(Ⅳ)表示雙曲線,定點F是該雙曲線的上焦點,定直線l是該雙曲線的上準線. 此時,a=■,b=■,c=■,雙曲線的實軸長為■,虛軸長為■,焦距為■,此時,雙曲線中心極坐標為■,■或■,■,雙曲線的上焦點極坐標為(0,0),下焦點極坐標為■,■或■,■,雙曲線的上頂點極坐標為■,■,雙曲線下頂點極坐標為■,■或■,■;雙曲線的上準線方程為ρsinθ=-p,下準線方程為ρsinθ=■; 綜上所述,對于方程ρ=■,當e≠1即方程不表示拋物線時, 有結論(?。゛=■,c=■,b=■; (ⅱ)橢圓或雙曲線的中心極坐標為■,■; (ⅲ)橢圓的上(雙曲線的下)焦點極坐標為■,■,橢圓的下(雙曲線的上)焦點極坐標為(0,0); (ⅳ)橢圓的上(雙曲線的下)頂點極坐標為■,■,橢圓的下(雙曲線的上)頂點極坐標為■,■; (ⅴ)橢圓的上(雙曲線的下)準線方程為ρsinθ=■,橢圓的下(雙曲線的上)準線方程為ρsinθ=-p.