(4)两圆除点S这个交点外,还有另一个交点。设这个交点为F。我们说,点F就是我们要作的抛物线的焦点。
(5)作焦点F关于切线a的对称点M;再作焦点F关于切线b的对称点M'。过M和M'两点作直线l。我们说,直线l就是要作的抛物线的准线。
(6)有了焦点和准线,这条抛物线就算确定了,具体作抛物线的工作就是常规工作了,比较简单,这里不具体给出了。
注1:四条切线每三条可以围出一个三角形,每个三角形有一个外接圆,所以,可以作出四个圆。我们上面画出了其中的两个圆。但若把其他两个圆也画出,则这两个圆也必经过焦点F。
注2:我们上面是作出了焦点F关于两个切线的对称点。其实,若也作出焦点F关于另外两条切线的对称点,则这两个对称点也位于前面已作出的准线之上。即焦点F关于四条切线的对称点共线,这条线就是要作的抛物线的准线。
好的,上面我们找到了要作抛物线的焦点和准线。下图是基于这个焦点和这条准线作出的抛物线。可以从中看出(验证出),所作的抛物线(图中红色)确实与最初的那四条直线都相切。说明我们的作图方法是正确的。
最后,我们从理论上证明这个作图过程是正确的。这也是本篇文章中最精彩的部分。如下图所示,我们来分析一下抛物线的一个重要性质。SA和SB是抛物线的两条切线,A和B分别是切点,S是两条切线的交点。分别连接焦点F与切点A和B。再连接焦点F与交点S。于是,我们得到两个三角形:ASF和BSF。我们要证明的重要性质是:这两个三角形相似。或者说,∠FAS=∠BSF(即∠1=∠4,图中红色角);∠FBS=∠ASF(图中蓝色角)。
作准线的垂线AA'和BB'。由抛物线切线的定义知,焦点F与点A'关于切线SA对称。所以,图中的∠1=∠2。而∠2=∠3是明显的。所以,接下来,只要证明∠3=∠4,就可以最终证明∠1=∠4。但证明∠3=∠4这一步是最难的,我们一时看出来它们怎么会相等。那么可能就需要作辅助线。我们知道,SA是FA'的中垂线,SB是FB'的中垂线,所以,我们可以作一个以点S为圆心,以SF为半径的圆,这个圆当然经过点A'、F、B'。再连接SB'。如下图所示。
请您注意观察上图,可以发现,∠FSB'是弧FB'对着的圆心角,且是∠4的两倍;而∠3是弧FB'对着的圆周角。所以,∠3=∠4。就这么简单。辅助线找到了,两个角的联系就出来了。所以,我们就最终证明了∠1=∠4。同理可以证明标蓝的角也相等。那么两个三角形也就相似了。
请您特别注意,这个性质对抛物线的任何两条切线都是正确的。这也是我们进一步得出前面作图方法的理论依据的关键所在。于是,我们就再作一条切线,这条切线与原两条切线中的某一条,比如SA,也构成抛物线的两条切线。从而也具有上述性质。具体来说,如下图所示,设新作出的切线为c(红色直线),它与抛物线的相切点为E,它与之前的两条切线的交点为C和D。如下图所示。那么,对SA和CD这两条切线来说,类似的两个相似三角形在哪里呢?
想一下前面那两条切线时,两个相似三角形是怎么作出来的,也就容易找出这里的两个相似三角形了。这是非常重要的一步,考验您对几何洞察力。相信在你看了下图之后,一定会觉得自己的数学水平将会大大提升。连接CF,连接EF。所以,要找的两个相似三角形是:ACF和CEF。其中∠1=∠5。前面已经得到∠1=∠4,从而∠5=∠4。我们已经临近问题的解决了。
于是,由∠5=∠4,可以得出D,F,C,S四点共圆(上图中没有把点D与F连线,若连上线,则四边形DFCS就是一个圆内接四边形)。这说明什么?对,说明我们若根据SA,SB和CD这三条切线的三个交点作一个过这三个交点的圆,那么,这个圆一定经过焦点F。到此,您是不是有些恍然大悟了?好的,再进一步,假如我们再作一条不同于c的切线d替代刚才那条红色切线c,那么,是不是根据类似的三条切线也可以作出一个圆,且这个圆也一定经过焦点F?是的。您明白了吧!于是,两次作得的两个圆,它们的交点,除点S外,另一个一定就是抛物线的焦点F。于是,我们上面寻找焦点的方法就是正确的。
是不是很绝妙!返回搜狐,查看更多