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戴浩文先生开始推导点 p 到线段 F1F2 的距离公式。
“设点 p 的坐标为(x,y),根据两点间距离公式,焦点 F1 和 F2 的坐标分别为(-c,0)和(c,0)。那么线段 F1F2 的长度为 2c。而点 p 到线段 F1F2 的距离可以通过点 p 到直线 F1F2 的距离公式来计算。直线 F1F2 的方程为 x = ±c。点 p 到直线 x = c 的距离为|x - c|,到直线 x = -c 的距离为|x + c|。由于点 p 在椭圆上,满足椭圆方程,我们可以将点 p 的坐标代入椭圆方程,得到 y2 = b2(1 - x2\/a2)。”
戴浩文先生一边讲解,一边在黑板上进行详细的推导。
“那么点 p 到线段 F1F2 的距离 h 就可以通过勾股定理来计算。h2 = y2+(x - c)2或者 h2 = y2+(x + c)2。将 y2 = b2(1 - x2\/a2)代入,我们可以得到 h 的表达式。”
经过一番复杂的推导,戴浩文先生得到了点 p 到线段 F1F2 的距离公式。
“现在,我们已经得到了三角形 pF1F2 的底和高的表达式,那么三角形的面积就可以计算出来了。设三角形 pF1F2 的面积为 S1,则 S1 = 1\/2x2cxh = cxh。将 h 的表达式代入,我们可以得到三角形 pF1F2 的面积公式。”
戴浩文先生在黑板上写下了三角形 pF1F2 的面积公式。
“接下来,我们要将整个椭圆的面积通过累加这些三角形的面积来得到。由于椭圆是连续的曲线,我们不能直接进行累加,但是我们可以通过积分的方法来近似地计算。”
戴浩文先生开始介绍积分的概念。
“积分是一种数学工具,可以用来计算曲线下的面积。我们可以将椭圆的周边分成无数个极小的线段,每个线段对应一个三角形。然后,我们对这些三角形的面积进行积分,就可以得到椭圆的面积。”
戴浩文先生在黑板上画出积分的示意图,帮助同学们理解。
“设椭圆的面积为 S,那么 S = ∫S1dx,其中积分区间为椭圆的横坐标范围,即从 -a 到 a。将三角形 pF1F2 的面积公式代入,我们就可以得到椭圆面积的积分表达式。”
戴浩文先生写下了椭圆面积的积分表达式。
“现在,我们需要对这个积分进行求解。这是一个比较复杂的积分,需要运用一些数学技巧。首先,我们可以对积分表达式进行化简,将 h 的表达式代入,然后进行变量代换,使得积分变得更加容易求解。”
戴浩文先生开始进行积分的求解过程。
“经过一系列的化简和变量代换,我们最终可以得到椭圆的面积公式为 S = πab。”