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也谈在极坐标系中椭圆、双曲线、抛物线方程的统一

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摘 要:椭圆、双曲线和抛物线方程一直是高考的热点,本文就如何在极坐标系中使椭圆双曲线抛物线方程达到统一,提出自己的观点.

关键词:极坐标;椭圆;双曲线;抛物线方程;统一

《数学教学通讯》(中等教育)2013年4期发表的郭新祝老师的论文《在极坐标系中椭圆、双曲线、抛物线方程的统一》中探究的教材(苏教版选修4-4)中,给出的圆锥曲线极坐标方程仅仅是极点建立在椭圆的左焦点(双曲线的右焦点)情况下的方程,而对于另外三种形态,即极点分别建立在椭圆的右、上、下焦点的情况,则没有探究,下面笔者就带领大家一起去进一步探讨挖掘!

(一)如图1,当极点建立在椭圆的右焦点(双曲线的左焦点)时,

ρ=■(Ⅱ)

当0

当e=1时,方程(Ⅱ)表示开口向左的抛物线,定点F是该抛物线的焦点,定直线l是该抛物线的准线;此时,ρ=■,抛物线焦点极坐标为(0,0),顶点极坐标为■,0;抛物线准线方程为ρcosθ=p.

当e>1时,方程(Ⅱ)表示双曲线,定点F是该双曲线的左焦点,定直线l是该双曲线的左准线. 与方程(Ⅰ)情形相同,对于双曲线中的a,b,c结果也不变,即a=■,b=■,c=■,即双曲线的实轴长为■,虚轴长为■,焦距为■,此时,双曲线中心极坐标为■,0;双曲线的左焦点极坐标为(0,0),右焦点极坐标为■,0;双曲线的左顶点极坐标为■,0,双曲线右顶点极坐标为■,0;双曲线的左准线方程为ρcosθ=p,右准线方程为ρcosθ=■;

综上所述,对于方程ρ=■,当e≠1即方程不表示抛物线时,

有结论()a=■,c=■,b=■;

?摇?摇?摇()椭圆或双曲线的中心极坐标为■,0;

?摇?摇?摇()椭圆的左(双曲线的右)焦点极坐标为■,0,椭圆的右(双曲线的左)焦点极坐标为(0,0);

()椭圆的左(双曲线的右)顶点极坐标为■,0,椭圆的右(双曲线的左)顶点极坐标为■,0;

()椭圆的左(双曲线的右)准线方程为ρcosθ=■,椭圆的右(双曲线的左)准线方程为ρcosθ=p.

(二)如图2,当极点建立在椭圆的上焦点(双曲线的下焦点)时,如图3,

ρ=■(Ⅲ)

图2

当0

当e=1时,方程(Ⅲ)表示开口向下的抛物线,定点F是该抛物线的焦点,定直线l是该抛物线的准线;此时,ρ=■,抛物线焦点极坐标为(0,0),顶点极坐标为■,■;

抛物线准线方程为ρsinθ=p.

当e>1时,方程(Ⅲ)表示双曲线,定点F是该双曲线的下焦点,定直线l是该双曲线的下准线,此时,a=■,b=■,c=■;双曲线的实轴长为■,虚轴长为■,焦距为■;此时,双曲线中心极坐标为■,■;双曲线的上焦点极坐标为■,■,下焦点极坐标为(0,0);双曲线的上顶点极坐标为■,■,双曲线下顶点极坐标为■,■;双曲线的上准线方程为ρsinθ=■,下准线方程为ρsinθ=p;

综上所述,对于方程ρ=■,当e≠1即方程不表示抛物线时,

有结论()a=■,c=■,b=■;

?摇?摇?摇()椭圆或双曲线的中心极坐标为■,■;

()椭圆的上(双曲线的下)焦点极坐标为(0,0),椭圆的下(双曲线的上)焦点极坐标为■,■;

()椭圆的上(双曲线的下)顶点极坐标为■,■,椭圆的下(双曲线的上)顶点极坐标为■,■;

()椭圆的上(双曲线的下)准线方程为ρsinθ=p,椭圆的下(双曲线的上)准线方程为ρsinθ=■.

(三)如图3,当极点建立在椭圆的下焦点(双曲线的上焦点)时,?摇

ρ=■(Ⅳ)

当0

当e=1时,方程(Ⅳ)表示开口向上的抛物线,定点F是该抛物线的焦点,定直线l是该抛物线的准线;此时,ρ=■;

抛物线焦点极坐标为(0,0),顶点极坐标为■,■;抛物线准线方程为ρsinθ=-p.

当e>1时,方程(Ⅳ)表示双曲线,定点F是该双曲线的上焦点,定直线l是该双曲线的上准线. 此时,a=■,b=■,c=■,双曲线的实轴长为■,虚轴长为■,焦距为■,此时,双曲线中心极坐标为■,■或■,■,双曲线的上焦点极坐标为(0,0),下焦点极坐标为■,■或■,■,双曲线的上顶点极坐标为■,■,双曲线下顶点极坐标为■,■或■,■;双曲线的上准线方程为ρsinθ=-p,下准线方程为ρsinθ=■;

综上所述,对于方程ρ=■,当e≠1即方程不表示抛物线时,

有结论()a=■,c=■,b=■;

()椭圆或双曲线的中心极坐标为■,■;

()椭圆的上(双曲线的下)焦点极坐标为■,■,椭圆的下(双曲线的上)焦点极坐标为(0,0);

()椭圆的上(双曲线的下)顶点极坐标为■,■,椭圆的下(双曲线的上)顶点极坐标为■,■;

()椭圆的上(双曲线的下)准线方程为ρsinθ=■,椭圆的下(双曲线的上)准线方程为ρsinθ=-p.