第一篇:圓錐曲線與直線相切的條件教案
圓錐曲線與直線相切的條件教案
教學(xué)目的(1)掌握?qǐng)A錐曲線與直線相切的條件及圓錐曲線切線的定義;
(2)使學(xué)生會(huì)用初等數(shù)學(xué)方法求圓錐曲線的切線;
(3)應(yīng)用相切的公式解題,從而培養(yǎng)學(xué)生綜合應(yīng)用能力.
教學(xué)過(guò)程
一、問(wèn)題提出
1.有心的二次曲線包括哪些?無(wú)心的二次曲線包括哪些?
(答:有心的二次曲線是圓、橢圓及雙曲線;無(wú)心的二次曲線是拋物線.)
(由教師啟發(fā)下,讓學(xué)生共同討論.)
(1)當(dāng)α>0,β>0且α=β時(shí),方程表示為圓;
(2)當(dāng)α>0,β>0且α≠β時(shí),方程表示為橢圓;
(3)當(dāng)α、β為異號(hào)時(shí),方程表示為雙曲線.
因此,這個(gè)方程可以統(tǒng)一表示有心的二次曲線.
3.圓錐曲線與直線的相切的條件是什么?
設(shè)直線l′與圓錐曲線相交于P、Q兩點(diǎn)(圖1),將直線l′繞點(diǎn)P旋轉(zhuǎn),使點(diǎn)Q逐漸靠近點(diǎn)P,當(dāng)l′轉(zhuǎn)到直線l的位置時(shí),點(diǎn)Q與點(diǎn)P重合,這時(shí),直線l叫做圓錐曲線在點(diǎn)P的切線.也就是圓錐曲線與直線l相切.根據(jù)這個(gè)定義,于是圓錐曲線方程
f(x,y)=0
與直線方程
y=kx+m
組成的方程組應(yīng)有兩個(gè)相同的實(shí)數(shù)解.實(shí)系數(shù)一元二次方程有兩個(gè)相同的實(shí)數(shù)解的充要條件是判別式Δ=0,根據(jù)條件轉(zhuǎn)化為求Δ=0.
(啟發(fā)學(xué)生回答,由教師歸納,然后板書(shū)課題.)
今天我們要研究“圓錐曲線與直線相切的條件”.
二、講述新課
根據(jù)上面分析,得
由②代入①,化簡(jiǎn)、整理得(αk2+β)x2+2αkmβ+α(m2-β)=0.③
當(dāng)αk+β≠0時(shí)(二次項(xiàng)系數(shù)),Δ=4αkm-4α(αk+β)(m-β)
=4α2k2m2-4α2k2m2+4α2k2β-4αβm2+4αβ2
=4αβ(αk2+β-m2).
(啟發(fā)學(xué)生討論.)
由于α、β均不為零,因此當(dāng)Δ=0時(shí)可知有心二次曲線與直線y=kx+m相切的充要條件為
m2=αk2+β,(αk2+β≠0)④
這里αk2+β恰是方程③的二次項(xiàng)系數(shù).
(引導(dǎo)學(xué)生對(duì)結(jié)論④,在圓、橢圓、雙曲線各種情況下變化規(guī)律進(jìn)行討論,教師邊歸納,邊板書(shū).)
(1)對(duì)于圓x2+y2=γ2,可寫(xiě)成
222
222
即有α=β=γ2,于是相切條件為m2=γ2(k2+1).
(2)對(duì)于橢圓(焦點(diǎn)在x軸上)
即有α=a,β=b,于是相切條件為m=ak+b.
(3)對(duì)于橢圓(焦點(diǎn)在y軸上)
即有α=b2,β=a2,于是相切條件為m2=b2k2+a2.
(4)對(duì)于雙曲線(焦點(diǎn)在x軸上)
即有α=a2,β=-b2,于是相切條件為m2=a2k2-b2.
(5)對(duì)于雙曲線(焦點(diǎn)在y軸上)
即有α=-b2,β=a2,于是相切條件為m2=a2-b2k2.
[應(yīng)用有心曲線統(tǒng)一公式,這樣就不必從圓、橢圓、雙曲線一個(gè)一個(gè)地去求,可避免一個(gè)一個(gè)冗長(zhǎng)復(fù)雜的計(jì)算,使問(wèn)題的解決變得簡(jiǎn)捷.]
2.無(wú)心的二次曲線y2=2px與直線y=kx+m相切的條件
根據(jù)上面的分析,得
由②代入①,化簡(jiǎn)整理,得
(kx+m)2=2px,k2x2+(2mk-2p)x+m2=0.
當(dāng)二次項(xiàng)系數(shù)k2≠0時(shí),Δ=(2mk-2p)2-4k2m2=4p2-8mkp
=4p(p-2mk)=0.
無(wú)心的二次曲線x2=2py與直線y=kx+m相切的條件,應(yīng)為
(讓學(xué)生獨(dú)立完成.)
三、鞏固新課
(讓學(xué)生直接對(duì)照上述結(jié)論,設(shè)所求公切線的斜率為k,截距為m,再根據(jù)橢
解 設(shè)所求的公切線斜率為k,截距為m,根據(jù)相切條件有
由②代入①,化簡(jiǎn)整理,得
81k4+36k2-5=0,(9k2-1)(9k2+5)=0,∵9k2+5≠0,∴9k2-1=0,代入②,得m=±5.
因此,所求的公切線方程為
即
x+3y+15=0或x-3y+15=0.
求雙曲線的兩條互相垂直的切線交點(diǎn)的軌跡方程.
(幫助學(xué)生分析解題的幾個(gè)要點(diǎn),然后由學(xué)生上黑板解,教師巡視指點(diǎn).)
y=kx+m,則由相切條件,可知m2=a2k2-b2.
(2)設(shè)兩切線交點(diǎn)為P(x0,y0),則切線方程為
y-y0=k(x-x0),即
y=kx+(y0-kx0).
(3)y=kx+m,y=kx+(y0-kx0)表示同一直線,就有
m=(y0-kx0),∴(y0-kx0)=ak-b.
整理得
(4)k1k2=-1,用韋達(dá)定理從方程①求得k1k2,即
因此,點(diǎn)P的軌跡方程為
x+y=a-b.
這里a>b,點(diǎn)P的軌跡是一個(gè)實(shí)圓;
a=b,點(diǎn)P的軌跡是一個(gè)點(diǎn)圓;
a<b,點(diǎn)P無(wú)軌跡(虛圓).
解略.
法,不難得出軌跡方程為圓方程
x+y=a+b;
這題若改為求拋物線y=2px的兩條互相垂直的切線的交點(diǎn)的軌跡方程,方法也類(lèi)似,不難得出軌跡方程為
即點(diǎn)P一定在準(zhǔn)線上.
[這樣改變一下題目,可讓學(xué)生開(kāi)拓思路,舉一反三.]
四、練習(xí)
1.已知l為橢圓x+4y=4的切線并與坐標(biāo)軸交于A、B兩點(diǎn),求|AB|的最小值及取得最小值時(shí)切線l的方程.
2解 如圖2,設(shè)切線方程為
y=kx+m,根據(jù)相切條件有m2=4k2+1,即①
|OA|2=4k2+1.
在y=kx+m中,令y=0,得
即
于是得
代入m=4k+1,求得 2
因此,所求的切線共有四條(圖3),它們的方程為
求四邊形ABCD的最大面積.
則由相切條件,知
m2=a2k2+b2,故兩切線方程為
即
兩切線間的距離
∴四邊形ABCD的最大面積為
五、補(bǔ)充作業(yè)
軌跡方程.
2.求出斜率為k的圓錐曲線的切線方程.
教案說(shuō)明
這一節(jié)課的指導(dǎo)思想是:根據(jù)現(xiàn)代教育理論,強(qiáng)調(diào)在教學(xué)的過(guò)程中培養(yǎng)能力,特別是思維能力.?dāng)?shù)學(xué)思維結(jié)構(gòu)與科學(xué)結(jié)構(gòu)十分相似,學(xué)習(xí)數(shù)學(xué)的過(guò)程,就是從一種思維結(jié)構(gòu)過(guò)渡到另一種思維結(jié)構(gòu)的過(guò)程,數(shù)學(xué)知識(shí)只是進(jìn)行思維結(jié)構(gòu)訓(xùn)練的材料.二次曲線與直線相切的條件若從上述結(jié)構(gòu)進(jìn)行訓(xùn)練,就是使學(xué)生形成完整的思維結(jié)構(gòu),使對(duì)數(shù)學(xué)的認(rèn)識(shí)有新的突破.這一點(diǎn)已成為我在課堂教學(xué)中進(jìn)行探索和研討的課題.
這節(jié)課的整個(gè)教學(xué)過(guò)程中,著重于講解——啟導(dǎo)——探究,培養(yǎng)學(xué)生的分析能力.講解時(shí),突出重點(diǎn):“相切條件”,并以此為中心,達(dá)到舉一反
三、觸類(lèi)旁通.其中也穿插了自學(xué)討論,而不是教師滿(mǎn)堂灌.
在練習(xí)中,注意到了再現(xiàn)性練習(xí)、鞏固性練習(xí),同時(shí)也留有發(fā)現(xiàn)性練習(xí),使學(xué)生以新帶舊,鞏固新知,發(fā)展智力,反過(guò)來(lái)從思維結(jié)構(gòu)上形成完整體系,以認(rèn)識(shí)數(shù)學(xué)本身.
第二篇:怎樣證明直線與圓相切?
怎樣證明直線與圓相切?
在直線與圓的各種位置關(guān)系中,相切是一種重要的位置關(guān)系.
現(xiàn)介紹以下三種判別直線與圓相切的基本方法:
(1)利用切線的定義——在已知條件中有“半徑與一條直線交于半徑的外端”,于是只需直接證明這條直線垂直于半徑的外端.
例1:已知:△ABC內(nèi)接于⊙O,⊙O的直徑AE交BC于F點(diǎn),點(diǎn)P在BC的延長(zhǎng)線上,且∠CAP=∠ABC.
求證:PA是⊙O的切線.
證明:連接EC.
∵AE是⊙O的直徑,∴∠ACE=90°,∴∠E+∠EAC=90°.
∵∠E=∠B,又∠B=∠CAP,∴∠E=∠CAP,∴∠EAC+∠CAP=∠EAC+∠E=90°,∴∠EAP=90°,∴PA⊥OA,且過(guò)A點(diǎn),則PA是⊙O的切線.
(2)利用切線的判定定理——在已知條件中,有“一條直線過(guò)圓上某一公共點(diǎn)(即為切點(diǎn)),但沒(méi)有半徑”,于是先連接圓心與這個(gè)公共點(diǎn)成為半徑,然后再證明這條直線和這條半徑垂直.
例2:以Rt△ABC的直角邊BC為直徑作⊙O交斜邊AB于P,Q為AC的中點(diǎn). 求證:PQ必為⊙O的切線.
證明 連接OP,CP.
∵BC為直徑,∴∠BPC=90°,即∠APC=90°.
又∵Q為AC中點(diǎn),∴QP=QC,∴∠1=∠2.
又OP=OC,∴∠3=∠4.
又∠ACB=90°,∴∠2+∠4=∠1+∠3=∠ACB=90°,∴∠OPQ=90°.
∵P點(diǎn)在⊙O上,且P為半徑OP的端點(diǎn),則QP為⊙O的切線.
說(shuō)明:要證PQ與半徑垂直,即連接OP.這是判別相切中添輔助線的常用方法.
(3)證明“d=R”——在已知條件中“沒(méi)有半徑,也沒(méi)有與圓有公共交點(diǎn)的直線”,于是過(guò)圓心作直線的垂線,然后再證明這條垂線的長(zhǎng)(d)等于圓的半徑(R).
例3:已知:在△ABC中,AD⊥BC與D,且AD=BC,E、F為AB、AC的中點(diǎn),O為EF2的中點(diǎn)。
求證:以EF為直徑的圓與BC相切.
證明:作OH⊥BC于H,設(shè)AD與EF交于M,又AD⊥BC,∴OH∥MD,則OHDM是矩形.
∴OH是⊙O的半徑,則EF為直徑的圓與BC相切.思考題:
1.AB是⊙O的直徑,AC是弦,AC=CD,EF過(guò)點(diǎn)C,EF⊥BD于G.
求證:EF是⊙O的切線.
提示:連接CO,則OC是⊙O的半徑,再證OC⊥EF.
2.DB是圓的直徑,點(diǎn)A在DB的延長(zhǎng)線上,AB=OB,∠CAD=30°.求證:AC是⊙O的切線.
提示:∵AC與⊙O沒(méi)有公共點(diǎn),∴作OE⊥AC于E,再證OE是⊙O的半徑.
第三篇:直線與圓錐曲線練習(xí)2
直線與圓錐曲線練習(xí)
一、選擇題
1.過(guò)點(diǎn)P(0,2)與拋物線y2=2x只有一個(gè)公共點(diǎn)的直線有().
A.0條B.1條C.2條D.3條
xy2.已知點(diǎn)F1,F(xiàn)2-1(a>0,b>0)的左、右焦點(diǎn),過(guò)F1且垂直于x軸的ab直線與雙曲線交于A,B兩點(diǎn),若△ABF2為正三角形,則該雙曲線的離心率是().
A.2B.C.3D.3
3.(2010·遼寧)設(shè)拋物線y=8x的焦點(diǎn)為F,準(zhǔn)線為l,P為拋物線上一點(diǎn),PA⊥l,A為垂足.如果直線AF的斜率為-,那么|PF|=().
A.4 B.8C.8 D.16
14.已知拋物線C的方程為x2,過(guò)點(diǎn)A(0,-1)和點(diǎn)B(t,3)的直線與拋物線C沒(méi)有公共點(diǎn),2
則實(shí)數(shù)t的取值范圍是().
A.(-∞,-1)∪(1,+∞)B.-∞,-?222?2??? ∪,+∞?2??2C.(-∞,-2∪(2,+∞)D.(2)∪(,+∞)
5.(2011·杭州模擬)過(guò)點(diǎn)M(-2,0)的直線l與橢圓x+2y=2交于P1,P2,線段P1P2的中點(diǎn)為P.設(shè)直線l的斜率為k1(k1≠0),直線OP的斜率為k2,則k1k2等于().
11A.- B.-2C.D.2 22
二、填空題
6.已知以原點(diǎn)為頂點(diǎn)的拋物線C,焦點(diǎn)在x軸上,直線x-y=0與拋物線C交于A,B的兩點(diǎn).若P(2,2)為AB 中點(diǎn),則拋物線C的方程為_(kāi)_______.
x227.(2011·中山模擬)設(shè)F1,F(xiàn)2為橢圓y=1的左、右焦點(diǎn),過(guò)橢圓中心任作一直線與橢圓4
→→
交于P,Q兩點(diǎn),當(dāng)四邊形PF1QF2面積最大時(shí),PF1·PF2的值等于________.
8.(2011·浙江金華十校模擬)斜率為的直線l過(guò)拋物線y2=4x的焦點(diǎn)且與該拋物線交于A,B的兩點(diǎn),則|AB|=________.三、解答題
9.在直角坐標(biāo)系xOy上取兩個(gè)定點(diǎn)A1(-2,0),A2(2,0),再取兩個(gè)動(dòng)點(diǎn)N1(0,m),N2(0,n),且mn=3.求直線A1N1與A2N2交點(diǎn)的軌跡M的方程;
第四篇:數(shù)學(xué)直線與圓錐曲線教學(xué)反思
數(shù)學(xué)直線與圓錐曲線教學(xué)反思
本節(jié)課是平面解析幾何的核心內(nèi)容之一。在此之前,學(xué)生已學(xué)習(xí)了直線的基本知識(shí),圓錐曲線的定義、標(biāo)準(zhǔn)方程和簡(jiǎn)單的幾何性質(zhì),這為本節(jié)復(fù)習(xí)課起著鋪墊作用。本節(jié)內(nèi)容是《直線與圓錐曲線的位置關(guān)系》復(fù)習(xí)的第一節(jié)課,著重是教會(huì)學(xué)生如何判斷直線與圓錐曲線的位置關(guān)系,體會(huì)運(yùn)用方程思想、數(shù)形結(jié)合、分類(lèi)討論、類(lèi)比歸納等數(shù)學(xué)思想方法,優(yōu)化學(xué)生的解題思維,提高學(xué)生解題能力。這為后面解決直線與圓錐曲線的綜合問(wèn)題打下良好的基礎(chǔ)。這節(jié)復(fù)習(xí)課還是培養(yǎng)學(xué)生數(shù)學(xué)能力的良好題材,所以說(shuō)是解析幾何的核心內(nèi)容之一。
數(shù)學(xué)思想方法分析:作為一名數(shù)學(xué)老師,不僅要傳授給學(xué)生數(shù)學(xué)知識(shí),更重要的是傳授給學(xué)生數(shù)學(xué)思想、數(shù)學(xué)意識(shí)。因此本節(jié)課在教學(xué)中力圖讓學(xué)生動(dòng)手操作,自主探究、發(fā)現(xiàn)共性、類(lèi)比歸納、總結(jié)解題規(guī)律。
根據(jù)上述教材結(jié)構(gòu)與內(nèi)容分析,考慮到學(xué)生已有的認(rèn)知心理特征,制定如下教學(xué)目標(biāo):
1、知識(shí)目標(biāo):鞏固直線與圓錐曲線的基本知識(shí)和性質(zhì);掌握直線與圓錐曲線位置關(guān)系的判斷方法,并會(huì)求參數(shù)的值或范圍。
2、能力目標(biāo):樹(shù)立通過(guò)坐標(biāo)法用方程思想解決問(wèn)題的觀念,培養(yǎng)學(xué)生直觀、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)乃季S品質(zhì);靈活運(yùn)用數(shù)形結(jié)合、分類(lèi)討論、類(lèi)比歸納等各種數(shù)學(xué)思想方法,優(yōu)化解題思維,提高解題能力。
3、情感目標(biāo):讓學(xué)生感悟數(shù)學(xué)的統(tǒng)一美、和諧美,端正學(xué)生的科學(xué)態(tài)度,進(jìn)一步激發(fā)學(xué)生自主探究的精神。
本著課程標(biāo)準(zhǔn),在吃透教材基礎(chǔ)上,我覺(jué)得這節(jié)課是解決直線與圓錐曲線綜合問(wèn)題的基礎(chǔ)。對(duì)解決綜合問(wèn)題,我覺(jué)得只有先定性分析畫(huà)出圖形并觀察圖形,以形助數(shù),才能定量分析解決綜合問(wèn)題。如:解決圓錐曲線中常見(jiàn)的弦長(zhǎng)問(wèn)題、中點(diǎn)問(wèn)題、對(duì)稱(chēng)問(wèn)題等。
我設(shè)計(jì)了:(1)提出問(wèn)題——引入課題(2)例題精析——感悟解題規(guī)律(3)課堂練習(xí)——鞏固方法(4)小結(jié)歸納——提高認(rèn)識(shí),四個(gè)層次的學(xué)法,它們環(huán)環(huán)相扣,層層深入,從而順利完成教學(xué)目標(biāo)。
接下來(lái),我再具體談?wù)勥@堂課的教學(xué)過(guò)程:
(一)提出問(wèn)題
課前我預(yù)先讓學(xué)生先動(dòng)手解決兩個(gè)學(xué)生熟知的問(wèn)題:直線與圓、直線與橢圓有兩個(gè)公共點(diǎn)的問(wèn)題。讓學(xué)生自己歸納解決的方法。對(duì)直線與圓既可以用幾何法也可以用代數(shù)法,而直線與橢圓只能用代數(shù)法。通過(guò)問(wèn)題的設(shè)置一方面鞏固舊知,又總結(jié)歸納新知:直線與圓與橢圓公共點(diǎn)的個(gè)數(shù)等于方程組的解的個(gè)數(shù)。
(二)例題精析
接著引導(dǎo)學(xué)生自然過(guò)渡到直線與拋物線、直線與雙曲線的位置關(guān)系的判斷。對(duì)于例1,師生共同完成,特別關(guān)注兩次分類(lèi)討論,一次設(shè)直線方程時(shí)對(duì)斜率存在與否進(jìn)行討論,另一次消去一個(gè)變量y后得到一個(gè)方程,是否為二次方程進(jìn)行再次分類(lèi)討論,求出三條直線方程后,引導(dǎo)學(xué)生在圖形中畫(huà)出。引導(dǎo)學(xué)生從數(shù)和形兩方面加以類(lèi)比分析。再對(duì)題目進(jìn)行變式,使學(xué)生感悟直線與拋物線的公共點(diǎn)個(gè)數(shù)問(wèn)題??赏ㄟ^(guò)圖形進(jìn)行定性分析,但易出錯(cuò),可通過(guò)定量分析進(jìn)行論證。對(duì)于例2,由學(xué)生板演,學(xué)生自主探究,師生共同歸納。
(三)課堂練習(xí)——鞏固方法
(四)類(lèi)比歸納——提高認(rèn)識(shí)
由學(xué)生總結(jié)本節(jié)課所學(xué)習(xí)的主要內(nèi)容,以及收獲,通過(guò)數(shù)學(xué)思想方法的小結(jié),使學(xué)生更深刻地了解數(shù)學(xué)思想方法在解題中的地位和作用,并且逐漸培養(yǎng)學(xué)生的良好個(gè)性品質(zhì)。
第五篇:證明直線與圓相切的常見(jiàn)方法(定稿)
證明直線與圓相切的常見(jiàn)方法
學(xué)習(xí)了直線與圓的位置關(guān)系,常會(huì)遇到證明一條直線是圓的切線的題目,如何證明一條直線是圓的切線,一般會(huì)出現(xiàn)以下三種情況.一、若證明是圓的切線的直線與圓有公共點(diǎn),且存在連接公共點(diǎn)的半徑,此時(shí)可根據(jù)“經(jīng)過(guò)半徑的外端并且垂直于這條半徑的直線是圓的切線”來(lái)證明.簡(jiǎn)記為“見(jiàn)半徑,證垂直”.例1如圖1,已知AB為⊙O的直徑,直線PA過(guò)點(diǎn)A,且∠PAC=∠B.求證:PA是⊙O的切線.圖 1分析:要證明PA是⊙O的切線,因?yàn)锳B是⊙O的直徑,所以只要證明AB⊥AP.可結(jié)合直徑所對(duì)的圓周為直角進(jìn)行推理.證明:因?yàn)锳B為⊙O的直徑,所以∠ACB=90°,所以∠CAB+∠B=90°,因?yàn)椤螾AC=∠B,所以∠CAB+∠PAC=90°,即∠BAP=90°,所以PA是⊙O的切線.二、若給出了直線與圓的公共點(diǎn),但未給出過(guò)這點(diǎn)的半徑,則連結(jié)公共點(diǎn)和圓心,然后根據(jù)“經(jīng)過(guò)半徑外端且垂直這條半徑的直線是圓的切線”來(lái)證明.簡(jiǎn)記為“作半徑,證垂直”.例2如圖2,已知⊙O是△ABC的外接圓,AB是⊙O的直徑,D是AB的延長(zhǎng)線上的一點(diǎn),AE⊥DC交DC的延長(zhǎng)線于點(diǎn)E,且AC平分∠EAB.
求證:DE是⊙O的切線.
證明:連接OC,則OA=OC,所以∠CAO=∠ACO,因?yàn)锳C平分∠EAB,所以∠EAC=∠CAO=∠ACO,所以AE∥CO,又AE⊥DE,所以CO⊥DE,所以DE是⊙O的切線.
三、若直線與圓的公共點(diǎn)不明確時(shí),則過(guò)圓心作該直線的垂線段,然后根據(jù)“圓心到直線的距離等于圓的半徑,該直線是圓的切線”來(lái)證明.簡(jiǎn)記為“作垂直,證相等”.例3如圖3,已知,O為正方形ABCD對(duì)角線上一點(diǎn),以O(shè)為圓心,OA的長(zhǎng)為半徑的⊙O與BC相切于M,與AB、AD分別相交于E、F.求證:CD與⊙O相切.
圖3
分析:要識(shí)別“CD與⊙O相切”,由于不知道CD經(jīng)過(guò)圓上哪一點(diǎn),所以先過(guò)點(diǎn)O作:ON⊥CD于N,再證明ON是⊙O半徑。易知OM是⊙O的半徑,只要證明:OM=ON即可.證明:連結(jié)OM,作ON⊥CD于N,因?yàn)?⊙O與BC相切,所以 OM⊥BC.因?yàn)樗倪呅蜛BCD是正方形,所以 AC平分∠BCD.所以O(shè)M=ON.圖 4
所以CD與⊙O相切.總結(jié): 切線判斷并不難,認(rèn)真審題是重點(diǎn);直線與圓有交點(diǎn),連接半徑是關(guān)鍵,推得垂直是切線;若沒(méi)明確是切點(diǎn),作過(guò)圓心垂線段,半徑相等得切線.