【摘要】已知橢圓上五點,確定橢圓圓心、主軸方向和長軸短軸等三個步驟,尺規(guī)作圖橢圓.
一、通過五點尋找橢圓圓心
原理:通過已知的五點,作橢圓的切線,獲得橢圓割線的極點,將割線中點和割線極點和連接,其延伸線必定通過橢圓的圓心.
橢圓切線做法:帕斯卡定理(五點+切點二次)做切線,或如圖1作橢圓切線.
如圖1,已知橢圓上P,H,G,Q,A五點,利用橢圓內(nèi)接四邊形PQGH確定對角線PQ和GH交叉點T,可繪制極點T的極線E F,利用橢圓內(nèi)接四邊形PQAB(H)確定對角線PQ和AB(H)交叉S點(利用帕斯卡定理,新構(gòu)造橢圓第六點B點,替換H點),繪制極點S的極線MN,極線MN和極線EF交于C點,C點即為PQ割線的極點.
證明:依據(jù)極點極線的對偶定理,由于 S,T為PQ極線上的二點,可知S、T極點的極線MN和極線EF相交點C,就是割線PQ的極點.
依靠極點C,利用三割線定理及阿波羅尼斯圓的調(diào)和分割性質(zhì),構(gòu)造更多的橢圓臨時點.
二、確定橢圓坐標(biāo)主軸方向
原理:通過已知的橢圓圓心和橢圓A、B、C三點,可構(gòu)造二條共軛直徑,然后確定橢圓坐標(biāo)主軸方向.
1.構(gòu)造橢圓的共軛直徑
如圖2,通過A點和橢圓圓心可構(gòu)造D點,連線AD為橢圓直徑,過C點作NA切線的平行線CL,割線CL即為直徑AD的共軛弦.
作直徑為AD的圓,垂直于AD過Q點作PQ,形成三角形ΔPQL.垂直于AD過圓心O點作KO線段,過K點作P L的平行線,KE和OE延伸交于E點.依據(jù)仿射原理,可知,OE即為橢圓的共軛半徑,AD和EF為二條共軛直徑.
2.構(gòu)筑橢圓坐標(biāo)主軸方向
如圖3,共軛半徑OE旋轉(zhuǎn)90度,獲得N點,連接NA連線,獲得NA中點K,以K點為圓心作一個任意半徑的圓,與KO交于W點,與NA交于H,G二點.則WG為橢圓長軸方向,HW為橢圓短軸方向,完成橢圓坐標(biāo)主軸方向確定.
三、確定橢圓長軸a和短軸b
原理:已知橢圓圓心和橢圓坐標(biāo)主軸方向,已知橢圓上二點,利用極點極線關(guān)系公式,確定橢圓長軸a和短軸b位置.
如圖4,作B點獲得軸對稱C點,連線AC延伸與橢圓長軸交于N點,則N點與C點對偶關(guān)系.連線QN,K為QN中點,以K圓心半徑為KN畫圓,過O點作圓K的切線OH,以O(shè)H為半徑原點O為圓心作一個圓,與 x軸交于F點,F(xiàn)點即為長軸a位置.同理可以完成橢圓短軸b位置.
令:OQ=c,ON=l,則:l=a2c.
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