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问题:一个半径为1的小圆沿着一个半径为2的大圆内壁顺指针滚动,则在滚动的过程中小圆上的一个固定点M的运动轨迹是什么?
分析:这个问题较复杂,用一般的解析几何知识很难解决,但如果借助选考知识中的圆的参数方程就很容易了。
解:
假设点M是图1中大圆与小圆的切点,由以上四个图可以看出,在小圆滚动的过程中,小圆圆心做的是一个以原点O为圆心,以1为半径的顺时针圆周运动,所以小圆圆心的轨迹参数方程为 ,其中 为参数, 的始边与x轴正方向方向相同。
与此同时,点M做的是一个以小圆圆心为圆心,也以1为半径的逆时针圆周运动,并且可以看出,当小圆圆心顺时针旋转一周时,点M逆时针也旋转一周,所以点M的参数方程为 ,其中 是点M对应的参数,与小圆圆心对应的参数 相比,它们的始边相同,方向正好相反。
从点M的参数方程可以看出, = , =0,即点M的轨迹是大圆的一条直径,正好在x轴上。同理,小圆上其它定点的运动轨迹也是直径,只不过与点M的轨迹位置不同罢了。
与这个问题有关的还有一些为题,大家不妨思考一下。
问题2:有长为2的一条线段,其端点A在x轴上运动,端点B在y轴上运动,则线段中点的轨迹是什么?
通过求解可以发现,线段中点的轨迹正好是问题1中小圆圆心的轨迹,即原点为圆心,1为半径的圆。
你还能举出一些与问题1有关的知识吗?试试看。
致歉更正:
刊发在2013年《吉林画报.教育百家》杂志第9期第66页,题目为“浅谈小学数学教学中创造性能力的培养”一文的作者单位“青海省互助县城南学校”有误,作者单位名称应为“青海省互助县城南中学”,特此更正。
分析:这个问题较复杂,用一般的解析几何知识很难解决,但如果借助选考知识中的圆的参数方程就很容易了。
解:
假设点M是图1中大圆与小圆的切点,由以上四个图可以看出,在小圆滚动的过程中,小圆圆心做的是一个以原点O为圆心,以1为半径的顺时针圆周运动,所以小圆圆心的轨迹参数方程为 ,其中 为参数, 的始边与x轴正方向方向相同。
与此同时,点M做的是一个以小圆圆心为圆心,也以1为半径的逆时针圆周运动,并且可以看出,当小圆圆心顺时针旋转一周时,点M逆时针也旋转一周,所以点M的参数方程为 ,其中 是点M对应的参数,与小圆圆心对应的参数 相比,它们的始边相同,方向正好相反。
从点M的参数方程可以看出, = , =0,即点M的轨迹是大圆的一条直径,正好在x轴上。同理,小圆上其它定点的运动轨迹也是直径,只不过与点M的轨迹位置不同罢了。
与这个问题有关的还有一些为题,大家不妨思考一下。
问题2:有长为2的一条线段,其端点A在x轴上运动,端点B在y轴上运动,则线段中点的轨迹是什么?
通过求解可以发现,线段中点的轨迹正好是问题1中小圆圆心的轨迹,即原点为圆心,1为半径的圆。
你还能举出一些与问题1有关的知识吗?试试看。
致歉更正:
刊发在2013年《吉林画报.教育百家》杂志第9期第66页,题目为“浅谈小学数学教学中创造性能力的培养”一文的作者单位“青海省互助县城南学校”有误,作者单位名称应为“青海省互助县城南中学”,特此更正。