有一个椭圆 x2 + 9y2 = 81 椭圆外有一点(27,3)。从这点向椭圆作切线,求这两点的斜率。 出题老师手下留情,y=3显然是其中一条。另一条对我来说有点头痛。 不知道算不算提示,这题是在教授隐函数求导以后。 ------------------------------------------------------ 我知道自己能解出这题,但用什么方法最好,我真的不知道,即使40多年前上大学时候估计都要花好多时间。思考良久(真的),我抱着试一试的想法,试了这个方法。 前面说过,这题是在教授隐函数求导以后。椭圆方程(不要和费马大定理中的椭圆函数混肴)两边对x求导, 2x + 18yy’ = 0 è y’ = -x/9y 椭圆上任何一点(x,y)都是这个斜率。 我们将点(x,y)与(27,3)连接,直线的斜率为 (y – 3)/(x – 27) 如果这点正好是切点,两个斜率就必须相等。 -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 将这个简单关系代入椭圆方程 x2 + 9(3-x)2 = 81 è 10x2 - 54x = 0 è x=0 或者x=27/5 x=0就是那条y=3的水平线。从方程得知当x=27/5,y=±12/5。 目测可知,我们必须取负号,y=-12/5。代入前面得到的斜率, y’ = -x/9y = 27/108 = 1/4 结果太简单,我有些害怕,就又代入那条直线方程,结果确实一样。 以我的老习惯,我就开始想,如果老师在椭圆外任取一点(c,d),结果会是什么? 假定现在椭圆方程为 x2 + a2y2 = b2 (a>1) 从(c,d)向椭圆引切线,斜率是什么? 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之间的关系还是非常简单,但是将这个(x,y)关系代入椭圆方程后,所得到的xy值就很复杂了。 这个问题以前肯定碰到过,但是被想象中的xy复杂关系给吓退了。40多年后发现切点的xy关系是如此简单,可算是意外惊喜了。
|