Эллипс и его каноническое уравнение

Содержание

Слайд 2

1. Эллипс и его каноническое уравнение.

1. Эллипс и его каноническое уравнение.

Слайд 3

1. Эллипс и его каноническое уравнение. Эллипсом называется геометрическое место точек

1. Эллипс и его каноническое уравнение.

Эллипсом называется геометрическое место точек плоскости,

для каждой из которых сумма расстояний до двух фиксированных точек плоскости, называемых фокусами, есть величина постоянная, равная 2a и большая, чем расстояние между фокусами, равное 2c.
Слайд 4

F1

F1

Слайд 5

F1 F2

F1

F2

Слайд 6

F1 F2 M

F1

F2

M

Слайд 7

F1 F2 M

F1

F2

M

Слайд 8

F1 F2 M По определению |F1М | + |F2 М | = 2a > 2c

F1

F2

M

По определению |F1М | + |F2 М | =

2a > 2c
Слайд 9

F1 F2 M По определению |F1М | + |F2 М |

F1

F2

M

По определению |F1М | + |F2 М | =

2a > 2c
|F1 F2 | = 2c
Слайд 10

F1 F2 M Для вывода канонического уравнения эллипса зададим на плоскости

F1

F2

M

Для вывода канонического уравнения эллипса
зададим на плоскости прямоугольную

систему координат таким образом, чтобы ось Ox совпадала с отрезком F1F2 и была ориентирована от точки F1 к F2.
Слайд 11

F1 F2 M Для вывода канонического уравнения эллипса зададим на плоскости

F1

F2

M

Для вывода канонического уравнения эллипса
зададим на плоскости прямоугольную

систему координат таким образом, чтобы ось Ox совпадала с отрезком F1F2 и была ориентирована от точки F1 к F2.

x

Слайд 12

F1 F2 M Для вывода канонического уравнения эллипса зададим на плоскости

F1

F2

M

Для вывода канонического уравнения эллипса
зададим на плоскости прямоугольную

систему координат таким образом, чтобы ось Ox совпадала с отрезком F1F2 и была ориентирована от точки F1 к F2.
За начало координат примем середину отрезка F1F2.

x

Слайд 13

F1 F2 M О x Для вывода канонического уравнения эллипса зададим

F1

F2

M

О

x

Для вывода канонического уравнения эллипса
зададим на плоскости прямоугольную

систему координат таким образом, чтобы ось Ox совпадала с отрезком F1F2 и была ориентирована от точки F1 к F2.
За начало координат примем середину отрезка F1F2.
Слайд 14

F1 F2 M О x y Для вывода канонического уравнения эллипса

F1

F2

M

О

x

y

Для вывода канонического уравнения эллипса
зададим на плоскости прямоугольную

систему координат таким образом, чтобы ось Ox совпадала с отрезком F1F2 и была ориентирована от точки F1 к F2.
За начало координат примем середину отрезка F1F2.
Слайд 15

Так как |F1 F2 | = 2c,

Так как |F1 F2 | = 2c,

Слайд 16

Так как |F1 F2 | = 2c, значит в выбранной системе координат фокусы имеют координаты

Так как |F1 F2 | = 2c,
значит в выбранной системе

координат фокусы имеют координаты
Слайд 17

Так как |F1 F2 | = 2c, значит в выбранной системе

Так как |F1 F2 | = 2c,
значит в выбранной системе

координат фокусы имеют координаты
F1 (-c; 0), F2 (с; 0)
Слайд 18

Так как |F1 F2 | = 2c, значит в выбранной системе

Так как |F1 F2 | = 2c,
значит в выбранной системе

координат фокусы имеют координаты
F1 (-c; 0), F2 (с; 0) произвольная точка M(x,y), тогда
Слайд 19

Так как |F1 F2 | = 2c, значит в выбранной системе

Так как |F1 F2 | = 2c,
значит в выбранной системе

координат фокусы имеют координаты
F1 (-c; 0), F2 (с; 0) произвольная точка M(x,y), тогда
Слайд 20

По определению |F1М | + |F2 М | = 2a (1) Получим

По определению |F1М | + |F2 М | = 2a (1)
Получим


Слайд 21

По определению |F1М | + |F2 М | = 2a (1) Получим

По определению |F1М | + |F2 М | = 2a (1)

Получим
Слайд 22

Слайд 23

Слайд 24

Таким образом, мы доказали, что координаты любой точки M (x; y) эллипса удовлетворяют уравнению (2).

Таким образом, мы доказали, что координаты любой точки M (x; y)

эллипса удовлетворяют уравнению (2).
Слайд 25

Таким образом, мы доказали, что координаты любой точки M (x; y)

Таким образом, мы доказали, что координаты любой точки M (x; y)

эллипса удовлетворяют уравнению (2). Однако это уравнение пока нельзя назвать уравнением эллипса, т.к. не доказано обратное предположение:
Слайд 26

Если числа x и y удовлетворяют уравнению (2), то точка M

Если числа x и y удовлетворяют уравнению (2), то точка M

(x; y) удовлетворяет соотношению (1), т.е. лежит на эллипсе.
Слайд 27

Если числа x и y удовлетворяют уравнению (2), то точка M

Если числа x и y удовлетворяют уравнению (2), то точка M

(x; y) удовлетворяет соотношению (1), т.е. лежит на эллипсе.
Слайд 28

Докажем это утверждение Пусть точка M (x; y) удовлетворяет уравнению (2), тогда выразим :

Докажем это утверждение

Пусть точка M (x; y) удовлетворяет уравнению (2), тогда

выразим :
Слайд 29

Слайд 30

Слайд 31

Слайд 32

Таким образом, уравнение (2) есть уравнение эллипса, т.к. доказано, что координаты

Таким образом, уравнение (2) есть уравнение эллипса, т.к. доказано, что координаты

любой точки M (x; y) эллипса, т.е. любой точки, для которой выполняется выражение (1) удовлетворяет уравнению (2) и обратно, если два числа x и y удовлетворяет уравнению (2), то точка M (x; y) удовлетворяет соотношению (1), т.е. лежит на эллипсе.
Слайд 33

Слайд 34

2. Исследование формы эллипса. Так как координаты x и y входят

2. Исследование формы эллипса.

Так как координаты x и y входят

в уравнение в четной степени, то если на эллипсе лежит любая точка M(x, y) ( т.е. координаты этой точки удовлетворяют уравнению(2)), то на этом эллипсе будут лежать точки M1(-x,y) и M2(x, -y), симметричные с точкой M(x, y) относительно осей Ox и Oy и точка M3(-x;-y), cимметричная относительно начала координат.
Следовательно, оси Ox и Oy являются осями симметрии, а начало координат – центром симметрии эллипса.
Слайд 35

Следует, что для координат любой точки имеет место Геометрически это означает,

Следует, что для координат любой точки имеет место
Геометрически это означает,

что эллипс расположен внутри прямоугольника, сторонами которого являются прямые
x=a, x=-a, y=b, y=-b
Слайд 36

M(x,y) О x y F2 F1

M(x,y)

О

x

y

F2

F1

Слайд 37

M(x,y) О x y M1(x,-y) F2 F1

M(x,y)

О

x

y

M1(x,-y)

F2

F1

Слайд 38

M(x,y) О x y M2(-x,y) M1(x,-y) F2 F1

M(x,y)

О

x

y

M2(-x,y)

M1(x,-y)

F2

F1

Слайд 39

M(x,y) О x y M2(-x,y) M3(-x,-y) M1(x,-y) F2 F1

M(x,y)

О

x

y

M2(-x,y)

M3(-x,-y)

M1(x,-y)

F2

F1

Слайд 40

M(x,y) О x y M2(-x,y) M3(-x,-y) M1(x,-y) x=a F2 F1

M(x,y)

О

x

y

M2(-x,y)

M3(-x,-y)

M1(x,-y)

x=a

F2

F1

Слайд 41

M(x,y) О x y M2(-x,y) M3(-x,-y) M1(x,-y) x=a x=-a F2 F1

M(x,y)

О

x

y

M2(-x,y)

M3(-x,-y)

M1(x,-y)

x=a

x=-a

F2

F1

Слайд 42

M(x,y) О x y M2(-x,y) M3(-x,-y) M1(x,-y) x=a x=-a y=b F2 F1

M(x,y)

О

x

y

M2(-x,y)

M3(-x,-y)

M1(x,-y)

x=a

x=-a

y=b

F2

F1

Слайд 43

M(x,y) О x y M2(-x,y) M3(-x,-y) M1(x,-y) x=a x=-a y=b y=-b F2 F1

M(x,y)

О

x

y

M2(-x,y)

M3(-x,-y)

M1(x,-y)

x=a

x=-a

y=b

y=-b

F2

F1

Слайд 44

M(x,y) О x y M2(-x,y) M3(-x,-y) M1(x,-y) x=a x=-a y=b y=-b А1 F2 F1

M(x,y)

О

x

y

M2(-x,y)

M3(-x,-y)

M1(x,-y)

x=a

x=-a

y=b

y=-b

А1

F2

F1

Слайд 45

M(x,y) О x y M2(-x,y) M3(-x,-y) M1(x,-y) x=a x=-a y=b y=-b А1 A2 F2 F1

M(x,y)

О

x

y

M2(-x,y)

M3(-x,-y)

M1(x,-y)

x=a

x=-a

y=b

y=-b

А1

A2

F2

F1

Слайд 46

M(x,y) О x y M2(-x,y) M3(-x,-y) M1(x,-y) x=a x=-a y=b y=-b А1 B1 A2 F2 F1

M(x,y)

О

x

y

M2(-x,y)

M3(-x,-y)

M1(x,-y)

x=a

x=-a

y=b

y=-b

А1

B1

A2

F2

F1

Слайд 47

M(x,y) О x y M2(-x,y) M3(-x,-y) M1(x,-y) x=a x=-a y=b y=-b

M(x,y)

О

x

y

M2(-x,y)

M3(-x,-y)

M1(x,-y)

x=a

x=-a

y=b

y=-b

А1

B2

B1

A2

F2

F1

Слайд 48

F2 M(x,y) О x y M2(-x,y) M3(-x,-y) M1(x,-y) x=a x=-a y=b

F2

M(x,y)

О

x

y

M2(-x,y)

M3(-x,-y)

M1(x,-y)

x=a

x=-a

y=b

y=-b

А1

B2

B1

A2

F1

Слайд 49

F2 M О x y А1 B2 B1 A2 F1

F2

M

О

x

y

А1

B2

B1

A2

F1

Слайд 50

Точки пересечения эллипса с осями координат называются вершинами эллипса

Точки пересечения эллипса с осями координат называются вершинами эллипса

Слайд 51

Точки пересечения эллипса с осями координат называются вершинами эллипса Полуосью эллипса

Точки пересечения эллипса с осями координат называются вершинами эллипса
Полуосью эллипса

называется отрезок, одним концом которого является центр симметрии эллипса, а другим одна из его вершин.
Слайд 52

Точки пересечения эллипса с осями координат называются вершинами эллипса Полуосью эллипса

Точки пересечения эллипса с осями координат называются вершинами эллипса
Полуосью эллипса

называется отрезок, одним концом которого является центр симметрии эллипса, а другим одна из его вершин.
Будем предполагать, что в каноническом уравнении (2) a>b, тогда
a – большая полуось
b – меньшая полуось
Слайд 53

Точки пересечения эллипса с осями координат называются вершинами эллипса Полуосью эллипса

Точки пересечения эллипса с осями координат называются вершинами эллипса
Полуосью эллипса

называется отрезок, одним концом которого является центр симметрии эллипса, а другим одна из его вершин.
Будем предполагать, что в каноническом уравнении (2) a>b, тогда
a – большая полуось
b – меньшая полуось
В случае a=b уравнение (2) примет вид
Слайд 54

Отношение половины расстояния между фокусами эллипса (фокальное расстояние) к большей полуоси

Отношение половины расстояния между фокусами эллипса (фокальное расстояние) к большей полуоси

эллипса называется эксцентриситетом эллипса и обозначается буквой е:
Слайд 55

Отношение половины расстояния между фокусами эллипса (фокальное расстояние) к большей полуоси

Отношение половины расстояния между фокусами эллипса (фокальное расстояние) к большей полуоси

эллипса называется эксцентриситетом эллипса и обозначается буквой е:
Слайд 56

Отношение половины расстояния между фокусами эллипса (фокальное расстояние) к большей полуоси

Отношение половины расстояния между фокусами эллипса (фокальное расстояние) к большей полуоси

эллипса называется эксцентриситетом эллипса и обозначается буквой е:
Слайд 57

3.Директрисы эллипса. Две прямые перпендикулярные оси эллипса, на которой расположены его

3.Директрисы эллипса.

Две прямые перпендикулярные оси эллипса, на которой расположены его фокусы,

и отстоящие от центра эллипса на расстояние a/e, где a –большая полуось эллипса, e –эксцентриситет называются директрисами эллипса.
Слайд 58

3.Директрисы эллипса. Две прямые перпендикулярные оси эллипса, на которой расположены его

3.Директрисы эллипса.

Две прямые перпендикулярные оси эллипса, на которой расположены его фокусы,

и отстоящие от центра эллипса на расстояние a/e, где a –большая полуось эллипса, e –эксцентриситет называются директрисами эллипса.
Уравнения директрис имеют вид
Слайд 59

F1 F2 M О x y

F1

F2

M

О

x

y

Слайд 60

F1 F2 M О x y x=a/e

F1

F2

M

О

x

y

x=a/e

Слайд 61

F1 F2 M О x y x=a/e x=-a/e

F1

F2

M

О

x

y

x=a/e

x=-a/e

Слайд 62

Теорема: Для того, чтобы точка лежала на эллипсе необходимо и достаточно,

Теорема: Для того, чтобы точка лежала на эллипсе необходимо и достаточно, чтобы

отношение расстояния от этой точки до фокуса эллипса к расстоянию от той же точки до директрисы, соответствующей рассматриваемому фокусу, было равно эксцентриситету эллипса.
Слайд 63

F1 F2 M О x y x=a/e

F1

F2

M

О

x

y

x=a/e

Слайд 64

F1 F2 M О x y x=a/e r2

F1

F2

M

О

x

y

x=a/e

r2

Слайд 65

F1 F2 M О x y x=a/e d2 r2

F1

F2

M

О

x

y

x=a/e

d2

r2

Слайд 66

F1 F2 M О x y x=a/e d2 r2

F1

F2

M

О

x

y

x=a/e

d2

r2

Слайд 67

F1 F2 M О x y x=-a/e

F1

F2

M

О

x

y

x=-a/e

Слайд 68

F1 F2 M О x y x=-a/e r1

F1

F2

M

О

x

y

x=-a/e

r1

Слайд 69

F1 F2 M О x y x=-a/e d1 r1

F1

F2

M

О

x

y

x=-a/e

d1

r1

Слайд 70

F1 F2 M О x y x=-a/e d1 r1

F1

F2

M

О

x

y

x=-a/e

d1

r1

Слайд 71

F1 F2 M О x y x=a/e d2 r2

F1

F2

M

О

x

y

x=a/e

d2

r2

Слайд 72

(=>) имеем точку M(x;y) принадлежащую эллипсу (2), для которой выполняется

(=>) имеем точку M(x;y) принадлежащую эллипсу (2), для которой выполняется

Слайд 73

(=>) имеем точку M(x;y) принадлежащую эллипсу (2), для которой выполняется

(=>) имеем точку M(x;y) принадлежащую эллипсу (2), для которой выполняется

Слайд 74

(=>) имеем точку M(x;y) принадлежащую эллипсу (2), для которой выполняется требуется доказать, что

(=>) имеем точку M(x;y) принадлежащую эллипсу (2), для которой выполняется
требуется

доказать, что
Слайд 75

(=>) имеем точку M(x;y) принадлежащую эллипсу (2), для которой выполняется требуется доказать, что найдём

(=>) имеем точку M(x;y) принадлежащую эллипсу (2), для которой выполняется
требуется

доказать, что
найдём
Слайд 76

(=>) имеем точку M(x;y) принадлежащую эллипсу (2), для которой выполняется требуется доказать, что найдём

(=>) имеем точку M(x;y) принадлежащую эллипсу (2), для которой выполняется
требуется

доказать, что
найдём
Слайд 77

(=>) имеем точку M(x;y) принадлежащую эллипсу (2), для которой выполняется требуется доказать, что найдём

(=>) имеем точку M(x;y) принадлежащую эллипсу (2), для которой выполняется
требуется

доказать, что
найдём
Слайд 78

(=>) имеем точку M(x;y) принадлежащую эллипсу (2), для которой выполняется требуется доказать, что найдём

(=>) имеем точку M(x;y) принадлежащую эллипсу (2), для которой выполняется
требуется

доказать, что
найдём
Слайд 79

(=>) имеем точку M(x;y) принадлежащую эллипсу (2), для которой выполняется требуется доказать, что найдём

(=>) имеем точку M(x;y) принадлежащую эллипсу (2), для которой выполняется
требуется

доказать, что
найдём
Слайд 80

Пусть существует точка M(x;y), для которой выполняется докажем, что точка принадлежит

Пусть существует точка M(x;y), для которой выполняется докажем, что точка

принадлежит эллипсу, т.е. её координаты удовлетворяют ур. (2)

(<=)

Слайд 81

Пусть существует точка M(x;y), для которой выполняется докажем, что точка принадлежит

Пусть существует точка M(x;y), для которой выполняется докажем, что точка

принадлежит эллипсу, т.е. её координаты удовлетворяют ур. (2)
Так как F2 (c,0), тогда

(<=)

Слайд 82

Пусть существует точка M(x;y), для которой выполняется докажем, что точка принадлежит

Пусть существует точка M(x;y), для которой выполняется докажем, что точка

принадлежит эллипсу, т.е. её координаты удовлетворяют ур. (2)
Так как F2 (c,0), тогда
из

(<=)

Слайд 83

Пусть существует точка M(x;y), для которой выполняется докажем, что точка принадлежит

Пусть существует точка M(x;y), для которой выполняется докажем, что точка

принадлежит эллипсу, т.е. её координаты удовлетворяют ур. (2)
Так как F2 (c,0), тогда
из
Подставим

(<=)

Слайд 84

Пусть существует точка M(x;y), для которой выполняется докажем, что точка принадлежит

Пусть существует точка M(x;y), для которой выполняется докажем, что точка

принадлежит эллипсу, т.е. её координаты удовлетворяют ур. (2)
Так как F2 (c,0), тогда
из
Подставим
Возведём в квадрат, упростим, помня, что

(<=)

Слайд 85

Пусть существует точка M(x;y), для которой выполняется докажем, что точка принадлежит

Пусть существует точка M(x;y), для которой выполняется докажем, что точка

принадлежит эллипсу, т.е. её координаты удовлетворяют ур. (2)
Так как F2 (c,0), тогда
из
Подставим
Возведём в квадрат, упростим, помня, что
получим

(<=)