有一個橢圓 x2 + 9y2 = 81 橢圓外有一點(27,3)。從這點向橢圓作切線,求這兩點的斜率。 出題老師手下留情,y=3顯然是其中一條。另一條對我來說有點頭痛。 不知道算不算提示,這題是在教授隱函數求導以後。 ------------------------------------------------------ 我知道自己能解出這題,但用什麼方法最好,我真的不知道,即使40多年前上大學時候估計都要花好多時間。思考良久(真的),我抱着試一試的想法,試了這個方法。 前面說過,這題是在教授隱函數求導以後。橢圓方程(不要和費馬大定理中的橢圓函數混肴)兩邊對x求導, 2x + 18yy’ = 0 è y’ = -x/9y 橢圓上任何一點(x,y)都是這個斜率。 我們將點(x,y)與(27,3)連接,直線的斜率為 (y – 3)/(x – 27) 如果這點正好是切點,兩個斜率就必須相等。 -x/9y = (y – 3)/(x – 27) 交叉相乘去分母, -x(x-27) = 9y(y-3) è 9y2-27y+x2-27x = 0 è (9y2+x2) – 27y - 27x = 0 è 81 – 27y – 27x = 0 è y = 3 – x 將這個簡單關係代入橢圓方程 x2 + 9(3-x)2 = 81 è 10x2 - 54x = 0 è x=0 或者x=27/5 x=0就是那條y=3的水平線。從方程得知當x=27/5,y=±12/5。 目測可知,我們必須取負號,y=-12/5。代入前面得到的斜率, y’ = -x/9y = 27/108 = 1/4 結果太簡單,我有些害怕,就又代入那條直線方程,結果確實一樣。 以我的老習慣,我就開始想,如果老師在橢圓外任取一點(c,d),結果會是什麼? 假定現在橢圓方程為 x2 + a2y2 = b2 (a>1) 從(c,d)向橢圓引切線,斜率是什麼? y’ = -x/a2y (y – d)/(x – c) è -x/a2y = (y – d)/(x – c) è -x(x-c) = a2y(y-d) è a2y2 – a2dy + x2 – cx = 0 è (a2y2+x2) – a2dy – cx = 0 è b2 – a2dy – cx = 0 所以xy之間的關係還是非常簡單,但是將這個(x,y)關係代入橢圓方程後,所得到的xy值就很複雜了。 這個問題以前肯定碰到過,但是被想象中的xy複雜關係給嚇退了。40多年後發現切點的xy關係是如此簡單,可算是意外驚喜了。
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