圆锥曲线的切线和法线方程(圆锥曲线的切线方程和原点到切线的法向距离公式)

本文讨论圆锥曲线的切线方程和原点到切线的法向距离公式。

圆锥曲线的切线和法线方程(圆锥曲线的切线方程和原点到切线的法向距离公式)(1)

如果任意一条曲线为y=f(x), 那么在(x1, y1)点的切线为:

圆锥曲线的切线和法线方程(圆锥曲线的切线方程和原点到切线的法向距离公式)(2)

也可写成: (y-y1)=y1’(x-x1), (1)

y1’是点(x1, y1)处切线的斜率,这是由导数的几何意义决定的。

从原点做切线的直线,那么原点到切线的距离可以由法线和切线的交点坐标求出,法线的斜率与切线的斜率称负倒数。

法线的方程为:y=-x/y1’ (2)

将(1)和(2)联立得出切线和法线的交点Q(x0, y0):

圆锥曲线的切线和法线方程(圆锥曲线的切线方程和原点到切线的法向距离公式)(3)

带入两点之间的距离公式得到原点到切线的距离公式:

圆锥曲线的切线和法线方程(圆锥曲线的切线方程和原点到切线的法向距离公式)(4)

若曲线是半径为r,圆心是原点的圆,带入上式,显然p=r 。

对于圆锥曲线,过一点P(x1, y1)的切线方程如下:

圆锥曲线的切线和法线方程(圆锥曲线的切线方程和原点到切线的法向距离公式)(5)

上述切线方程的证明,需要先求出切线的斜率,而这需要求出圆锥曲线在(x1, y1)的导数,高中知识可以求,但若通过偏导数来求更方便,读者自己证明。

圆锥曲线的切线和法线方程(圆锥曲线的切线方程和原点到切线的法向距离公式)(6)

有了切线方程,法线方程就可以通过斜率互为负倒数求出。

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