§2 二次曲线的渐近方向、中心和渐近线

渐近方向:

定义:若一方向X:Y(即与矢量{X,Y}平行的方向)满足Φ(X,Y)=0,则称其为二次

曲线F(x,y)=0的一渐近方向

存在性:

命题:任一二次曲线至多有二渐近方向,具体地

(i)当5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线=5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线>0时,曲线有二共轭复渐近方向;

(ii)当5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线<0时,曲线有二不同实渐近方向;

(iii)当5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线=0时,曲线有二相同实渐近方向。

事实上,X:Y为渐近方向〈═〉Φ(X,Y)=0〈═〉5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线X²+25§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线XY+5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线Y²=0

〈═〉X:Y=(-5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线±5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线):5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线

可见,对椭圆5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线 , ∵5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线=5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线=5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线>0

∴它有二共轭复渐近方向;对双曲线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线=-5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线<0,

∴它有二不同实渐近方向;对抛物线y²=2px,5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线=5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线=0

∴它有二相同的实渐近方向;由此,称仅有复渐近方向的二次曲线为椭圆型曲线;有二不同实渐近方向的二次曲线为双曲线型曲线;有二相同实渐近方向的二次曲线为抛物型曲线。

中心

1、定义:二次曲线上任意两点间的连接线段5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线,若不沿渐近方向,则称其为。若存在一点C,使得过C的任一弦均被C平分,则称C为二次曲线的中心

显然:二次曲线的中心正是它的对成中心。

2、求法

定理1:点C(5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线)是二次曲线F(x,y)=0之中心〈═〉5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线是方程组

5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线 (*) 的解

证:"═〉"设C(5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线)是中心,而5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线是过C的任一弦,该弦所在直线

l:5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线 , Φ(X,Y)≠0

5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线+5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线X ,5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线+5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线Y),i=1,2,则5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线是方程

Φ(X,Y)t²+2[5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线)X+5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线)Y]t+F(5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线)=0的根

5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线=5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线

5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线=5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线+5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线+5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线=0

5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线)X+5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线)Y=0,由弦5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线的任意性

5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线)=5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线)=0

"〈═"若C(5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线)的坐标满足5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线)=5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线)=0 过C任取曲线的弦5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线,其方向为X:Y,从而若令5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线+t5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线X,5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线+t5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线Y),i=1,2,则5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线应是(*)二个根。

5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线)X+5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线)Y=0 ∴5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线+5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线=0

5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线的中点坐标为

5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线    

5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线

即C(5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线)是弦5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线的中点 ∴C为中心

:若一条二次曲线有唯一中心,则称其为中心二次曲线;没有中心的二次曲线称为无心二次曲线;有不止一个中心的二次曲线称为线性二次曲线,

关于上述三种二次曲线的判别标准,我们有

定理2

(i)二次曲线为中心二次曲线 〈═〉5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线≠0

(ii)二次曲线为无心二次曲线 〈═〉5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线=0,但5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线

(iii)二次曲线为线性二次曲线 〈═〉5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线=0且5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线=5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线

事实上,(i)二次曲线为中心二次曲线〈═〉(*)有唯一解〈═〉5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线≠0

(ii)二次曲线为无心二次曲线〈═〉(*)无解〈═〉

5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线≠秩5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线〈═〉

5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线=0但5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线≠0〈═〉5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线=0且5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线

(vi)二次曲线为线性二次曲线〈═〉(*)有不止一个解〈═〉I2=0且

5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线=5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线

注:对线性二次曲线,由于5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线=5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线=5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线 ∴方程组(*)同解于5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线(x,y)≡5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线x+5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线y+5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线=0 即线性二次曲线的中心充满直线

5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线x²+5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线y+5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线=0——中心直线

渐近线

定义:过二次曲线的中心且沿其渐近方向的直线称为渐近线

可见:椭圆型二次曲线有二共轭复渐近线;双曲型二次曲线有二不同实渐近线;而对抛物型二次曲线,若其为无心的,则其没有渐近先,若其为线性的,则由于其渐近方向为X:Y=-5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线,而这正是中心直线的方向,∴它的渐近线即为中心直线。

求法

法1:求出中心,再求出渐近方向即可得到渐近线的参数方程。

法2:求出中心C(5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线),对渐近线上任一点M(x,y),则(x-5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线):(y-5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线)为渐近方向, ∴Φ(x-5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线,y-5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线)=0

性质

命题:二次曲线的渐近线或者与曲线不交,或者整个位于曲线上,事实上,设

l:5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线为渐近线,其中(5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线)为中心,X:Y为渐近方向

∴Φ(X,Y)=0且5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线)=5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线)=0,∴若F(5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线)≠0,

则l与曲线不变,若F(5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线5§2  二次曲线的渐近方向、中心和渐近线)=0,则l整个在曲线上。

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