高中 · 圆锥曲线

圆、椭圆、抛物线如何相遇?

双圆锥半顶角30°,平面倾角β与水平面比较。把切平面倾斜,看椭圆怎样走向抛物线。

问题的来处古希腊 · 阿波罗尼奥斯

切圆锥:问题从哪里来?

阿波罗尼奥斯系统研究圆锥曲线。这里先用一个双圆锥观察三类曲线,再回到平面方程;截线本身与截线的屏幕投影要区分。

读一段背景,带着问题动手

阿波罗尼奥斯系统研究圆锥曲线。这里先用一个双圆锥观察三类曲线,再回到平面方程;截线本身与截线的屏幕投影要区分。

阿波罗尼奥斯系统研究圆锥曲线。这里先用一个双圆锥观察三类曲线,再回到平面方程;截线本身与截线的屏幕投影要区分。 双圆锥半顶角30°,平面倾角β与水平面比较。 切平面过锥顶时,还一定是非退化椭圆吗?

现在,换你来试只改平面倾角,比较30°、60°、75°的截线与离心率。

故事出处与延伸阅读

切圆锥

M04 / 立体几何
今天的问题

平面与母线平行,是哪一种临界状态?

独立探索要做什么?

只改平面倾角,比较30°、60°、75°的截线与离心率。

装置 · 尺寸示意,量值见读数看证据图 ↓
先看一次,再亲手试

从80到0 °逐步改变平面倾角;这是条件比较,不是物理时间。暂停后可亲手调整。

尚未开始;也可直接使用装置旁的参数控件。
椭圆 · 切平面内正交等距坐标 · 自动缩放倾角 30°
青色双圆锥金色切平面红色交线
看这里 · 截线离心率0.5774 正交截面

倾角 30°,离心率 0.5774。截线为椭圆。

拖动旋转检查空间关系;正面、俯视可核对投影,读数按原构造计算。

截线离心率
0.5774 正交截面
投影二次式系数
0.8889
有限锥内截线点数
104

双锥半顶角30°,平面轴截线与水平夹角为β;β<60°椭圆,=60°抛物线,>60°双曲线。图仅绘有限锥,曲线本身可无限延伸。偏置为0时过顶点发生退化。

证据图 参考解随题设重算 · 不计个人完成

启用交互后显示带单位曲线。

换个条件,再想一步

切平面过锥顶时,还一定是非退化椭圆吗?

先预测,再观察。反例不会替你完成独立任务。

留下两组证据

仅当前页保留最近两组,刷新清除;第三组替换最早一组。保存模型条件与单位;恢复后重算,不恢复任务完成资格。

先留一组,再改变一个条件。

从观察到解释

把证据带回纸上

展开关系与推导

将平面z=d+x tanβ代入x²+y²=z²tan²30°。二次项系数在β=60°变号,对应椭圆、抛物线、双曲线;d=0退化。

固定哪些量?改变哪个量?列出两组数值,写出关系,再说明一个不能套用的条件。实验支持猜想,一般证明需要理由。

先预测,再用证据解释

把这次发现,留给下次的自己

平面与母线平行,是哪一种临界状态?

换个条件,再试一次

切平面过锥顶时,还一定是非退化椭圆吗?

看哪里?

拖动旋转检查空间关系;正面、俯视可核对投影,读数按原构造计算。

回到装置再试 ↑

仅此浏览器保存最近两组,第三组替换最早一组。条件、预测和解释一起保存;文字不自动判分。与原实验的临时记录分别保存。

尚未保存。启用交互后可以记录;请勿在这里填写个人身份信息。

先修与两种探索深度

先认识圆锥曲线涉及的量与单位:平面倾角(°)、轴向截距(无量纲)。高中为内容层次提示,未核对具体教材。

先看现象:把切平面倾斜,看椭圆怎样走向抛物线。

再做定量:保持其他条件,比较平面倾角与截线离心率(正交截面),再对照下方关系。

模型、来源与核验边界

将平面z=d+x tanβ代入x²+y²=z²tan²30°。二次项系数在β=60°变号,对应椭圆、抛物线、双曲线;d=0退化。

对照核验提示:椭圆:平面倾角30°;双曲线:倾角75°,切两叶。按这些题设自己操作并比较截线离心率,不把参考情景当个人完成。

适用范围:双锥半顶角30°,平面轴截线与水平夹角为β;β<60°椭圆,=60°抛物线,>60°双曲线。图仅绘有限锥,曲线本身可无限延伸。偏置为0时过顶点发生退化。

MacTutor · Apollonius(延伸阅读;链接和公式适用性尚需逐项外部复核) ↗

本页为模型探索,未认证具体教材章节;真实学生和教师反馈尚待推广后收集。