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[转载]圆锥曲线的极点与极线

(2014-05-07 15:27:10)
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极线的几何定义

在数学中, 极线通常是一个适用于圆锥曲线的概念,如果圆锥曲线的切于A,B两点的切线相交于P点,那么P点称为直线AB关于该曲线的极点(pole),直线AB称为P点的极线(polar). 但是上面定义仅适用于P点在此圆锥曲线外部的情况.实际上,在P点在圆锥曲线内部的时候同样可以定义极线,这时我们可以认为极线是过P点做此圆锥曲线两条虚切线切点的连线.特别的,如果这个圆锥曲线是一个圆,我们同样有圆的极线和极点的概念。

极线的几何性质

对于圆锥曲线,两个点的切线的交点的极线即这两点的连线.
此外,过不在圆锥曲线上任意一点做两条和此曲线相交的直线得出四个点,那么这四个点确定的四边形的对角线交点在该点的极线上.我们也可以把这个性质作为圆锥曲线的极线的定义.
而当一个动点移动到曲线上,那么它的极线就退化为过这点的切线. 所以,极点和极线的思想实际上是曲线上点和过该点切线的思想的一般化.

极线的代数形式

对于一般的圆锥曲线,我们可以将它的方程写成矩阵形式
[x,y,1]A[x,y,1]^T=0
其中[x,y,1]^T表示这是一个列向量,其中A是一个3*3矩阵.那么对于平面上任意一个点(x0,y0),其对应极线方程即 [x0,y0,1]A[x,y,1]^T=0. 而这个同圆锥曲线切线方程也是一致的。

反演变化中的极线

反演变换中,如果反演中心为O,P点经过反演变换后得到P',则过P'垂直PO(O、P、P'共线)的直线称为P点的极线(polar),P称为该直线的极(pole)。实际上,这个定义同前面圆锥曲线的极线和极点是一致的,只是这里的圆锥曲线取为这个反演变换的反演圆。
有关圆锥曲线极点与极线的文章:

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