高观点下圆锥曲线一组性质的统一-曾建国.pdf

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1、高观点下圆锥曲线一组性质的统一 曾建国 ( 赣南师范学院数学与计算机科学学院 ) 文 得到与圆锥曲线极点和极线有关的一 个“ 等角定理” 命题若(,) () 为椭圆( 或双曲线) 内一点, 直线 ( 非轴) 过点 , () 且与椭 圆 ( ) ( 或双曲线 ( ,) ) 交于不同的两点, 则直线 , 与轴所成的角( 锐角) 相等 命题若(,) 为抛物线内一点, 直线 过点(,) , 且与抛物线 ( ) 交于不同的两点, 则直线 , 与轴所 成的角相等 文 、 、 各自得到与圆锥曲线相关的 “ 等差定理” 命题直线 过点(,) () 且与椭圆 ( ) ( 或双曲线 (,) ) 交于不同的两点,

2、点 , () 是极线 上的任意一点, 则直线 、 、 的斜率成等差数列 命题 直线 过点(,) () , 且与 抛物线 ( ) 交于不同的两点, , 点 (,) 是极线 上任意一点, 则 直 线 、 、 的斜率成等差数列 文 不仅得到上面的定理和定理, 还得 到有关直线斜率的倒数成等差数列的许多定理和 推论, 这 里 只 列 出 椭 圆 中 的 一 个, 其 余 结 论 都 类似 命题直线 过点(,) (,) 且与椭圆 ( ) 交于不同的两点 , , 点 是直线 上的任意一点, 则直线 、 、 的斜率的倒数成等差数列 经笔者研究发现, 上述性质密切相关, 它们都 可以看作二次曲线( 也包括圆)

3、 下述性质的各种特 例( 参看图) 定理在直角坐标平面内, 设是不在二 次曲线上的一点, 直线是点的极线,是 直线上任一点, 过点的直线交于两点、 , 设直线 、 、 和直线的斜率依次为 ,和, 则有( ) () ( ) () 为了证明这个统一的性质, 需要用到高等几 何的简单知识 线束的交比在直角坐标系中, 若直线, ,的斜率依次为, 则四直线的交 比为 ( , )(,)( ) () ( ) () 引理( 完全四线形的调和性) 通过完全四线 形的每个顶点有一个调和线束( 四直线的交比等 于 ) , 其中一对线偶是过此点的两边; 另一对线 偶, 一条是对顶边, 另一条是这个顶点与对顶三线 形的

4、顶点的连线 例如, 图中, 有( ,)等 图 数学通报 年第 卷第期 图 二次曲线极线的作图: 如图,为不在二次 曲线上的点, 过点引两条割线依次交于四 点、, 连接、 交于, 连接 、 交于 , 则 为点的极线若为二次 曲线上的点, 过点的切线即为点的极线 图 由上面的作图可知, 为点的极线, 为点的极线,称为自极三角形 上述内容详见于文 或 高等几何 课本 定理证明 如图, 设 , 分别交二次 曲线于, 可以证明:、三点共线 事实上, 假设 交于 , 连 与直线 交于点 , 根据二次曲线极线的作图可知, 在点的极线上, 表明 就是 , 则 就是 , 也即、三点共线 同理可知, 与 的交点在

5、上 根据引理及线束交比的定义知, ( ,)(,) ( ) () ( ) () 证毕 下面说 明 前 文 所 述 诸 命 题 均 为 定 理的 特例 在定理中, 若极线垂直于轴, 则 , 此时交比为 ( ,)() ( ( ) 为简比 ) 即有 , 即直线 、 、 的斜 率成等差数列这就是命题和命题 在定理中, 若极线平行于轴, 则 , 此 时交比为 ( ) ( ) ( ) () , 即有 , 即直线 、 、 的斜率的倒数成等差数 列 这就是命题( 包括文 的其他结论) 命题、 命题分别是命题、 命题的特例, 这里仅以椭圆的情形加以说明 根据定理, 命题中无需限制, 可改为结论仍成立即有: 命题直

6、线 过点(,) () 且与椭圆 ( ) 交于不同的两点 , , 点 , () 是极线 上的任意一点, 则 直线 、 、 的斜率成等差数列 在命题中, 当时, 点(,) 在椭圆 外, 极线 与椭圆相交取为极线上 特殊点 , () ( 如图) , 根据命题知, 直线 、 、 的斜率成等差数列即有但 此时 的斜率, 所以有 表明: 直线 , 与轴所成的角( 锐角) 相等 这正是命题的结论 图 本文定理内涵丰富, 考察其特例, 还可以得 到许多新命题 肯定也能从中编拟出一些圆锥曲 线试题 参考文献 俞永锋与圆锥曲线极点和极线有关的一个等角定理 数 学通讯, , ( 下半月) ( 下转第 页) 年第 卷

7、第期 数学通报 书书书 一个无理不等式的修正 姜坤崇 ( 上海市宝山区宝林路宝林六村 号 室 ) 笔者拜读了文献 , 受益匪浅, 同时发现文 中给出的一个无理不等式有误, 这个不等式是: 深化设,是正 实数, 求证: ( ) ( 槡 ) ( ) ( 槡 ) ( ) ( 槡 )( ) () ( ) () 由于证明中将恒等式 ( ) ( ) 误 写为 ( ) ( ) , 因此不等式( ) 应 修正为 设,是正实数, 求证: ( ) ( 槡 ) ( ) ( 槡 ) ( ) ( 槡 )( ) () ( ) () 证明实施配方变形, 得 ( ) ( ) , 于是, 可构造复数 槡 ( ) 槡 ( ),

8、槡 ( ) 槡 ( ), 槡 ( ) 槡 ( ) 易算得 ( ) ( ) ( ) 从而, 不等式 ( ) 的 左 边 ( ) () ( ) ( ) () ( ) , 故不等式( ) 成立 文 中的问题及推论也分别应修正为 ( 在() 式中分别令、 的结论) : 设,是正实数, 则 ( ) ( 槡 ) ( ) ( 槡 ) ( ) ( 槡 ) 设,是正实数, 则 ( ) ( 槡 ) ( ) ( 槡 ) ( ) ( 槡 )( ) 参考文献 安振平一类无理不等式的深入探究 数学通报, , : , ( 上接第 页) 张留杰, 李慧 圆锥曲线的一个性质的证明与推广中学数 学( 高中版) , , 俞永锋与圆锥曲线极点和极线有关的一个统一等差定理 数学通讯, , ( 下半月) 舒金根 圆锥曲线中的等差数列数学通讯, , ( 下半 月) 王兴华漫谈圆锥曲线的极点与极线 两高考试题的统一 背景与解法中学数学教学, , 朱德祥 高等几何 北京: 高等教育出版社, 数学通报 年第 卷第期

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