各類曲線的引數方程 高中常見曲線的複數形式

2021-10-12 20:30:48 字數 2248 閱讀 5840

既然乙個複數z=x+yi可以表示乙個點(x,y),自然地,我也就想,那麼顯然可以用複數來表示我們常見的一些曲線。

用複數表示的曲線,最簡單的是圓

方程|z|=1表示單位圓,很容易理解,這個方程用x,y來表達就是

顯然,方程|z|=1更簡潔,我喜歡。

我們在這個最簡單方程基礎上,繼續往複雜處挖掘。

方程|z−1|=2表示什麼曲線?

還是用上面的手法研究。

哦,它表示以(1,0)為圓心,2為半徑的圓。

數學佬有理由猜:

很顯然,用複數表示圓的方程很簡潔

我們可以從另乙個角度來看圓的方程。

現在我們可以繼續往複雜的圖形上攻擊了。

橢圓怎麼表示?

橢圓的定義:到兩個定點的距離之和為定值的點的軌跡。

這就是橢圓的軌跡方程

在數學佬的角度看來,橢圓的複數形式方程,幾何性質很清晰,卻不及代數形式更漂亮。

順理成章,雙曲線方程就可以表示成

很容易,就是到兩定點的距離之差的絕對值為定值

同樣,在數學佬看來,這個形式也是幾何性質清晰,卻不漂亮。

那麼拋物線呢?很遺憾,用複數表達兩點間的距離很方便,表示點到直線的距離卻非常難,而拋物線的定義是:到定點的距離等於到定直線的距離

好吧,按照數學佬的習慣,先搞簡單再搞複雜的,既然拋物線如此複雜,我們就不妨先放下吧。看看還有沒有更簡單的。

對了,直線還沒有討論呢。

直線有多種定義方式,最方便用複數來描述的形式,莫過於中垂線形式:到兩定點距離相等的點的軌跡,是直線

於是,直線的複數形式方程就可以簡潔寫成:

方程簡單固然簡單了,卻不符合我們高中生的習慣。我們的習慣定義是:經過兩點確定一條直線。

設兩點為p(x1 ,y1 ),q(x2 ,y2 )則直線方程。。。。

哦,買,噶,不會複數形式啊,我只會寫引數方程 

引數方程是高中課本教了的,數學佬就不抄書了。

看著引數方程,我突然有個很棒的主意

通過「硬算」,我們居然得到了乙個很簡潔的結論,比引數方程還簡潔漂亮。

這是數學佬一直推崇的「漂亮的數學」:原理簡單,推導繁瑣,結論好記

現在,數學佬得到了有別於圓(依託距離概念)的思路,我們還可以直接將普通方程或者引數方程,通過計算轉換成複數形式。

複數z和實數x,y的關係顯然有以下:

太棒了!現在可以解決最後乙個問題,拋物線了。

哈哈,完美!

數學佬還可以用同樣的辦法求直線的複數方程。

完美,second!

小結:求曲線的複數方程思路有二。利用復數的幾何性質,或者利用複數與實數的互相轉化

如果覺得有趣,點個「在看」

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