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趣味数学——用折纸法画抛物线

(2012-02-13 21:14:57)
标签:

抛物线

折痕

切线

点的轨迹

矩形

教育

分类: 学校教育

中学生都应该知道抛物线的概念,除了我们熟知的二次函数,更重要就是他是我们的圆锥曲线。那就是到定直线的距离与到定点的距离相等的点的轨迹。用尺规作图无法做出抛物线的,但是今天却让大家看到,我们可以用折纸法来画出抛物线。
      折纸法画抛物线方法
      1:取一张矩形纸,以矩形的一边a为抛物线准线,在矩形内部取一点F做为抛物线焦点。
     
      2:开始折纸片,使得a边正好通过F点。我们可以知道,这种折法是有很多种的,一种一种来就行了  



       3:每折一种,就有一条折痕,用笔将这条折痕画出来。然后继续画其余的折痕,如上图右边。继续着,继续画,你就会得到若干条折痕,等你折完以后,你将看到,这些所有的折痕围成了一条抛物线轮廓:
      
      4:接下来的工作,就是画一条曲线,使得这条曲线和所有的折痕都相切就行了。这条曲线就是一条抛物线。这方法很有趣,我们理所当然想知道这里面的原理,事实上,想证明这条曲线就是抛物线并非难事。
       折纸法画抛物线的证明
      
       首先我们知道,直线a和点F可以确定一条抛物线,不妨设他为C。如上图所示,因为是折纸,所以可以在直线a上做一个点F关于折痕对称的点M,并过M做MP垂直于直线a,交折痕于P,根据对称原理知道,PF=PM,即点P到定直线a与到定点F的距离相等,所以P点在抛物线C上,另一方面,取折痕上异于P的一点Q,很容易知道,FQ≠QN,所以Q点不在抛物线C上,也就是说,折痕于抛物线只有一个交点,故折痕是抛物线的一条切线,所以折纸法里得到的每一条折痕都是抛物线C的切线,若干条切线包围住了这条抛物线,抛物线的轮廓也就显示出来了。

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