拋物線的法線怎么求 拋物線的法線


拋物線的法線怎么求  拋物線的法線

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圓錐曲線的光學性質源于它的切線和法線的性質,因而為正確理解與掌握其光學性質,就要掌握其切線、法線方程的求法及性質 。
設P(
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)為圓錐曲線
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(A、B、C不同時為零)上一定點,則在該點處的切線方程為:
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。(該方程與已知曲線方程本身相比,得到的規律就是通常所說的“替換法則”,可直接用此法則寫出切線方程) 。
該方程的推導,原則上用“△法”求出在點P處的切線斜率
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,進而用點斜式寫出切線方程
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,則在點P處的法線方程為
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。
1、拋物線的切線、法線性質
經過拋物線
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上一點作一條直線平行于拋物線的軸,那么經過這一點的法線平分這條直線和這一點的焦半徑的夾角 。如圖1中
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。
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事實上,設
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為拋物線
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上一點,則切線MT的方程可由替換法則,得
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,即
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,斜率為
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,于是得在點M處的法線方程為
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,得法線與x軸的交點N的坐標為
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,
所以
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又焦半徑
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所以
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,從而得
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當點M與頂點O重合時,法線為x軸,結論仍成立 。
所以過M的法線平分這條直線和這一點的焦半徑的夾角 。
也可以利用點M處的切線方程求出
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,則
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,又故
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,從而得
也可以利用到角公式來證明
拋物線的這個性質的光學意義是:“從焦點發出的光線,經過拋物線上的一點反射后,反射光線平行于拋物線的軸” 。
2、橢圓的切線、法線性質
經過橢圓上一點的法線,平分這一點的兩條焦點半徑的夾角 。如圖2中
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證明也不難,分別求出
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,然后用到角公式即可獲證 。
橢圓的這個性質的光學意義是:“從橢圓的一個焦點發出的光線,經過橢圓反射后,反射光線交于橢圓的另一個焦點上” 。
3、雙曲線的切線、法線性質
經過雙曲線上一點的切線,平分這一點的兩條焦點半徑的夾角,如圖3中 。仍可利用到角公式獲證 。
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