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橢圓的參數(shù)方程中θ是如何被找到的?(課堂實錄:高中數(shù)學)

師:(回顧)圓心在原點的圓的參數(shù)方程是什么?其參數(shù)的幾何意義是什么?

生:

師:在推導該參數(shù)方程時我們使用到了三角函數(shù)中的哪一個等式?

生:

師:試利用(*)猜測橢圓的一個參數(shù)方程。

師:很好,這是一個很好的類比思路。那這里的參數(shù)θ的幾何意義與圓的一樣嗎?

學生作圖后,發(fā)現(xiàn)不一樣

師:我們?nèi)绾卧跈E圓中構造θ角?

學生思考后無思路。

師:我們不妨從簡單入手,也就是讓θ為銳角,然后觀察式子 :

類似于圓,我們在直角三角形中來構造θ。

師:如圖,作出x。要構造θ,需要在OM的基礎上,構造直角三角形,使其斜邊為a,鄰邊為OM.那斜邊在哪里?對應的直角三角形又在哪里?

生:以a為半徑,過圓心O作圓,并延長MP,交于點R。斜邊為RO,直角三角形為RT△ROM.

師:很好,那這樣對應的θ是哪一個角?

生:∠ROM

師:嗯。這是一個大膽的猜測。下面我需要來進一步驗證它是否正確。 用同樣的方式我們來看

中的θ是否也為∠ROM?

師:哪位同學來說一下你的思路?

生:首先,我們需要在圖中找到y(tǒng),也就是過P作y軸的垂線PN,則ON=y為對邊。然后,需要找到b所對應的線段(斜邊)。它們都在以θ為銳角的直角三角形中。但是我不知道怎么找斜邊?

師:思考在之前我們是怎么找到斜邊OR的?

生:曉得了。我們可以以O為圓心,b為半徑作圓。與NP交于點S。只要證明點S在OR上就可以了。

師:為什么?

師:方向?qū)α恕D侨绾巫C明點S在OR上呢?

生:用坐標法。算出直線OR的方程及點S的坐標。證明點S的坐標滿足直線OR的方程即可。

師:很好,還有沒有更好的方法呢?這留給大家下去完成。

師:上面我們探究得到了θ角的幾何意義。那哪位同學來給我們總結一下——如何找出θ角呢 ?

生:以O為圓心,a和b為半徑作兩同心圓。在大圓上任取一點R,連結OR,交小圓于點S,分別過點R、點N作x軸、y軸的垂線,交橢圓于點P. 則∠ROM為橢圓上點P對應參數(shù)θ。

完畢!

本課特點:從圓的參數(shù)方程出發(fā),猜測橢圓的一個參數(shù)方程,并逐步探究出橢圓的參數(shù)方程中,參數(shù)θ的幾何表示。進一步給出嚴格證明。最后,再回歸橢圓,引導學生總結出如何快速作出θ角的方法。

專欄
數(shù)學課本中的公式、定理歷史溯源
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