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  • 圆锥曲线嵌套的浅薄研究(完整版)

    现在有小椭圆 (dfrac{x^2}{a^2}+dfrac{y^2}{b^2}=1),以及大椭圆 (dfrac{x^2}{a^2}+dfrac{y^2}{b^2}=k;;(k>1))

    在小椭圆上任意找一点 (A),做小椭圆的切线,交大椭圆于 (B)(C)

    性质 (1)(BC) 的中点为 (A)

    性质 (2)( riangle OBC) 面积为定值 (sqrt{k^2-k}ab)

    分别过 (B)(C) 做大椭圆的切线,交于 (F)

    性质 (3)( riangle FBC) 面积为定值 ((k-1)^frac{3}{2}ab)

    (F) 做小椭圆的切线,切点分别为 (H)(I)

    性质 (4)(HI ot) ( ot;;;) (BC)

    性质 (5)(|HI|=dfrac{sqrt{k+1}}{k}|BC|)

    (HI) 中点为 (J)

    性质 (6)(O)(J)(A)(F) 四点共线,且 (k_{OF} imes k_{BC}=-dfrac{b^2}{a^2})

    性质 (7)( riangle JBC) 面积为定值 (dfrac{(k-1)^frac{3}{2}}{k}ab)

    性质 (8)( riangle OHI) 面积为定值 (dfrac{sqrt{k^2-1}}{k^2}ab)

    性质 (9)( riangle AHI) 面积为定值 (dfrac{(k-1)^frac{3}{2}sqrt{k+1}}{k^2}ab)

    性质 (10)( riangle FHI) 面积为定值 (dfrac{(k^2-1)^frac{3}{2}}{k^2}ab)

    性质 (11):梯形 (BHIC) 的面积为定值 (dfrac{(k-1)^frac{3}{2}(sqrt{k+1}+k)}{k^2}ab)

    值得注意的是,圆是椭圆的特殊情况,以上结论对同心圆同样成立,在公式中的特殊性体现为关系:(ab=r^2)

    图像(啥也看不见):

    现在有外双曲线 (dfrac{x^2}{a^2}-dfrac{y^2}{b^2}=1),以及内双曲线 (dfrac{x^2}{a^2}-dfrac{y^2}{b^2}=k;;(k>1))

    在内双曲线上任意找一点 (A),做内双曲线切线,交外双曲线于 (B)(C)

    性质 (1)(BC) 的中点为 (A)

    性质 (2)( riangle OBC) 面积为定值 (sqrt{k-1}ab)

    分别过 (B)(C) 做外双曲线的切线,交于 (F)

    性质 (3)( riangle FBC) 面积为定值 (dfrac{(k-1)^frac{3}{2}}{sqrt{k}}ab)

    (F) 做内双曲线的切线,切点分别为 (H)(I)

    性质 (4)(HI ot) ( ot;;;) (BC)

    性质 (5)(|HI|=sqrt{k^2+k}|BC|)

    (HI) 中点为 (J)

    性质 (6)(O)(J)(A)(F) 四点共线,且 (k_{OF} imes k_{BC}=dfrac{b^2}{a^2})

    性质 (7)( riangle JBC) 面积为定值 ((k-1)^frac{3}{2}sqrt{k}ab)

    性质 (8)( riangle OHI) 面积为定值 (k^2sqrt{k^2-1}ab)

    性质 (9)( riangle AHI) 面积为定值 ((k^2-k)sqrt{k^2-1}ab)

    性质 (10)( riangle FHI) 面积为定值 (dfrac{(k^2-1)^frac{3}{2}}{k^2}ab)

    性质 (11):梯形 (BHIC) 的面积为定值 ((k-1)^frac{3}{2}(sqrt{k}+ksqrt{k+1})ab)

    性质对于双曲线嵌套:

    [egin{cases}dfrac{y^2}{a^2}-dfrac{x^2}{b^2}=1\dfrac{y^2}{a^2}-dfrac{x^2}{b^2}=k;;(k>1)end{cases} ]

    结论显然可以类比,不再赘述。

    这个图是真的展现不了了(

    这下面是比较好康一点的椭圆的相关拓展(

    连接 (BH)(CI) 交于 (D)

    性质 (12)(O)(J)(A)(F)(D) 五点共线。

    性质 (13)( riangle BCD) 面积为定值 (dfrac{(k-1)^frac{3}{2}}{|k-sqrt{k+1}|}ab)

    性质 (14)( riangle DHI) 面积为定值 (dfrac{(k^2-1)sqrt{k-1}}{k^2|k-sqrt{k+1}|}ab)

    性质 (15)(D) 点的轨迹是椭圆且方程为 (dfrac{x^2}{a^2}+dfrac{y^2}{b^2}=(dfrac{sqrt{k+1}-1}{k-sqrt{k+1}})^2=dfrac{k+1-2sqrt{k+1}}{k^2+k+1-2ksqrt{k+1}};;;(k ot=dfrac{sqrt{5}+1}{2}))

    玩到这里,我不禁想到其他几个点的......

    性质 (15)(F) 点的轨迹是椭圆且方程为 (dfrac{x^2}{a^2}+dfrac{y^2}{b^2}=k^2)

    性质 (16)(J) 点的轨迹为椭圆, (HI) 始终为该椭圆的切线,并且该椭圆的轨迹方程为 (dfrac{x^2}{a^2}+dfrac{y^2}{b^2}=dfrac{1}{k^2})

    大概可以找到终极结论(文采不太好,见谅):

    从先前讨论的共线点开始,对大椭圆、小椭圆甚至衍生椭圆(就是那些轨迹)做切线,两切点的中点总与 (O)(A) 共线。两切点相连形成一条割线,它与其他椭圆都交于一对点,这对点的有着与两切点有相同的性质,比如以这两点为切点做所在椭圆的切线,两切线交点始终与 (O)(A) 共线。更进一步来说,我们把这些椭圆上的点任选两对连接求交点,交点总在 (OA) 上。同时 (OA) 上形成的每一个特殊点的轨迹都是和本源大、小椭圆共中心、等离心率的“衍生椭圆”。更数量化的表现即为在 (OA) 上任意取一特殊点,然后在椭圆上的切点对中任选一对,构成的三角形面积总是定值(不随 (A) 点的移动而发生改变)。

    这个玩意应该对圆锥曲线都成立。

    大部分规律没有经过计算验证,如有错误,请为菜鸡博主指出,谢谢资瓷!!1

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