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数涵妙理总堪寻,道通功成浅亦深!大家好,我是麒麟子,我和我的数学故事都还在路上!
话题:圆锥的特殊截面
高中数学有一个专题——圆锥曲线,可以说是再熟悉不过了,圆锥曲线可以分为三类:椭圆、抛物线和双曲线,之所称之为“圆锥曲线”,那是因为这些曲线是由平面截圆锥之后得到的交线,当这个截面角度和位置发生变化的时候,对应的交线(曲线)形状就会不同。
圆锥曲线的本源就是平面与圆锥面的交线,平面截得圆锥的结果很多样,我们今天来讨论一种比较特殊的情形,那就是截面刚好经过圆锥顶点的情形:此时直观分析,算上圆锥底面和侧面,最终截得的形状应该是一个等腰三角形(圆锥是一个高度对称图形)。
截面过圆锥顶点
此时是一个比较特殊的情形,简单做一个示意图:此时截面与对顶圆锥相交得到的截面形状为两个等腰三角形,首先我们确定了截面的形状,其次可以发现,过圆锥顶点的平面的角度还可以变化,仅仅就平面过圆锥顶点,就有很多种情形,如下如所示:
最大截面面积
通过上面的简单分析,我们可以得出,过圆锥顶点的截面与圆锥相交的截面形状是等腰三角形,同时过顶点的截面有各种情形,所以会有许多个等腰三角形的截面。这就引入了一个话题:这个问题的求解需要利用数学工具,将其转化为一个最值问题,利用函数或者不等式求解,具体分析如下:
总结
平面截得圆锥的形状有很多,圆锥曲线也是这样产生的,本期我们主要讨论的是平面过圆锥顶点时的截面分析,这种情况下截面面积何时才能取到最大值。整个分析过程是基于立体图形进行的,我给出了两种不同的分析思路:基本不等式结合二次函数、三角函数。这两种分析方法的过程如下:
一对一辅导
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