cos ∠BA′C==.
平面与圆柱面的截线
[例2] 如图,在圆柱O1O2内嵌入双球,使它们与圆柱面相切,切线分别为⊙O1和⊙O2,并且和圆柱的斜截面相切,切点分别为F1、F2.
求证:斜截面与圆柱面的截线是以F1、F2为焦点的椭圆.
[思路点拨] 证明曲线的形状是椭圆,利用椭圆的定义(平面上到两个定点的距离之和等于定长的点的轨迹)来证明.
[证明] 如图,设点P为曲线上任一点,连接PF1、PF2,则PF1、PF2分别是两个球面的切线,切点为F1、F2,过P作母线,与两球面分别相交于K1、K2,则PK1、PK2分别是两球面的切线,切点为K1、K2.
根据切线长定理的空间推广 ,
知PF1=PK1,PF2=PK2,
所以PF1+PF2=PK1+PK2=K1K2.
由于K1K2为定值,故点P的轨迹是以F1、F2为焦点的椭圆.
(1)证明平面与圆柱面的截线是椭圆,利用Dandelin双球确定椭圆的焦点,然后利用椭圆的定义判定曲线的形状.
(2)该题使用了切线长定理的空间推广 (从球外一点引球的切线,切线长都相等).
4.一平面与圆柱面的母线成45°角,平面与圆柱面的截线椭圆的长轴为6,则圆柱面的半径为________.
解析:由2a=6,即a=3,又e=cos 45°=,
故b=c=ea=×3=,即为圆柱面的半径.
答案:
5.已知一平面垂直于圆柱的轴,截圆柱所得为一半径为2的圆,另一平面与圆柱的轴成30°角,求截线的长轴、短轴和离心率.
解:由题意可知椭圆的短轴为2b=2×2,
∴短轴长为4.