圆与别的曲线的交点,如果有两个交点,往往会出现交点突变的现象。因此,在绘制椭圆定长弦的时候,遇到一个难以解决的困难。本文,通过正反两个例子,来指出解决问题的方法。
工具/原料
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电脑
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网络画板
原先的错误方法
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这里介绍一下错误的作图方法,并指出错误出现的原因。先给定一个椭圆。
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在椭圆上取动点A。
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以A为圆心作半径为n的圆,n可以用变量尺控制,但是n不能比椭圆的短半轴还长。
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圆与椭圆交于M、N。
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设AM的中点是D,根据A来构造D的轨迹。理论上说,AM长度不变,那么D的轨迹就是所求的定长弦中点轨迹。然而实际情况却不是这样的。
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看下面的动画,就可以发现,M和N是突变的。某一瞬间,M和N的位置互换了。而正是这个互换,导致出现了错误的效果。
改善方案
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从作出圆A开始。
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构造椭圆中心G。
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绘制射线AG,与圆A交于B。
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B绕A顺时针旋转90°,得到B1;B1绕A顺时针旋转90°,得到B2。
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绘制过B2、B1、B的圆弧,与椭圆交于M。
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设AM的中点是D,根据A来构造D的轨迹,这就是所求的定长弦中点轨迹。
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M的位置不会突变,所以这个图形是合乎实际的。注意,圆A的半径不能大于椭圆的短半轴,否则M还是会出现突变。
注意事项
本文,用三点弧与椭圆的交点,来代替圆与椭圆的交点,有效避免了交点不稳定的情况。
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