Как найти малую полуось эллипса по уравнению

Видео:Математика без Ху!ни. Кривые второго порядка. Эллипс.Скачать

Математика без Ху!ни. Кривые второго порядка. Эллипс.

Эллипс — определение и вычисление с примерами решения

Эллипс:

Определение: Эллипсом называется геометрическое место точек, сумма расстояний от которых до двух выделенных точек Как найти малую полуось эллипса по уравнению

Получим каноническое уравнение эллипса. Выберем декартову систему координат так, чтобы фокусы Как найти малую полуось эллипса по уравнению

Рис. 29. Вывод уравнения эллипса.

Расстояние между фокусами (фокусное расстояние) равно Как найти малую полуось эллипса по уравнениюСогласно определению эллипса имеем Как найти малую полуось эллипса по уравнениюИз треугольников Как найти малую полуось эллипса по уравнениюи Как найти малую полуось эллипса по уравнениюпо теореме Пифагора найдем

Как найти малую полуось эллипса по уравнению

соответственно. Следовательно, согласно определению имеем

Как найти малую полуось эллипса по уравнению

Возведем обе части равенства в квадрат, получим

Как найти малую полуось эллипса по уравнению

Перенося квадратный корень в левую часть, а все остальное в правую часть равенства, находим Как найти малую полуось эллипса по уравнениюРаскроем разность квадратов Как найти малую полуось эллипса по уравнениюПодставим найденное выражение в уравнение и сократим обе части равенства на 4, тогда оно перейдет в уравнение Как найти малую полуось эллипса по уравнениюВновь возведем обе части равенства в квадрат Как найти малую полуось эллипса по уравнениюРаскрывая все скобки в правой части уравнения, получим Как найти малую полуось эллипса по уравнениюСоберем не- известные в левой части, а все известные величины перенесем в правую часть уравнения, получим Как найти малую полуось эллипса по уравнениюВведем обозначение для разности, стоящей в скобках Как найти малую полуось эллипса по уравнениюУравнение принимает вид Как найти малую полуось эллипса по уравнениюРазделив все члены уравнения на Как найти малую полуось эллипса по уравнениюполучаем каноническое уравнение эллипса: Как найти малую полуось эллипса по уравнениюЕсли Как найти малую полуось эллипса по уравнениюто эллипс вытянут вдоль оси Ох, для противоположного неравенствавдоль оси Оу (при этом фокусы тоже расположены на этой оси). Проанализируем полученное уравнение. Если точка М(х; у) принадлежит эллипсу, то ему принадлежат и точки Как найти малую полуось эллипса по уравнениюследовательно, эллипс симметричен относительно координатных осей, которые в данном случае будут называться осями симметрии эллипса. Найдем координаты точек пересечения эллипса с декартовыми осями:

  • Как найти малую полуось эллипса по уравнениют.е. точками пересечения эллипса с осью абсцисс будут точки Как найти малую полуось эллипса по уравнению
  • Как найти малую полуось эллипса по уравнениют.е. точками пересечения эллипса с осью ординат будут точки Как найти малую полуось эллипса по уравнению(Рис. 30).

Определение: Найденные точки называются вершинами эллипса.

Как найти малую полуось эллипса по уравнению

Рис. 30. Вершины, фокусы и параметры эллипса

Как найти малую полуось эллипса по уравнениюКак найти малую полуось эллипса по уравнению

Определение: Если Как найти малую полуось эллипса по уравнениюто параметр а называется большой, а параметр b — малой полуосями эллипса.

Определение: Эксцентриситетом эллипса называется отношение фокусного рас- стояния к большой полуоси эллипса Как найти малую полуось эллипса по уравнению

Из определения эксцентриситета эллипса следует, что он удовлетворяет двойному неравенству Как найти малую полуось эллипса по уравнениюКроме того, эта характеристика описывает форму эллипса. Для демонстрации этого факта рассмотрим квадрат отношения малой полуоси эллипса к большой полуоси Как найти малую полуось эллипса по уравнению

Если Как найти малую полуось эллипса по уравнениюи эллипс вырождается в окружность. Если Как найти малую полуось эллипса по уравнениюи эллипс вырождается в отрезок Как найти малую полуось эллипса по уравнению

Пример:

Составить уравнение эллипса, если его большая полуось а = 5, а его эксцентриситет Как найти малую полуось эллипса по уравнению

Решение:

Исходя из понятия эксцентриситета, найдем абсциссу фокуса, т.е. параметр Как найти малую полуось эллипса по уравнениюЗная параметр с, можно вычислить малую полуось эллипса Как найти малую полуось эллипса по уравнениюСледовательно, каноническое уравнение заданного эллипса имеет вид: Как найти малую полуось эллипса по уравнению

Пример:

Найти площадь треугольника, две вершины которого находятся в фокусах эллипса Как найти малую полуось эллипса по уравнениюа третья вершина — в центре окружности

Как найти малую полуось эллипса по уравнению

Решение:

Для определения координат фокусов эллипса и центра окружности преобразуем их уравнения к каноническому виду. Эллипс: Как найти малую полуось эллипса по уравнению

Как найти малую полуось эллипса по уравнениюСледовательно, большая полуось эллипса Как найти малую полуось эллипса по уравнениюа малая полуось Как найти малую полуось эллипса по уравнениюТак как Как найти малую полуось эллипса по уравнениюто эллипс вытянут вдоль оси ординат Оу. Определим расположение фокусов данного эллипса Как найти малую полуось эллипса по уравнениюИтак, Как найти малую полуось эллипса по уравнениюОкружность: Как найти малую полуось эллипса по уравнениюВыделим полные квадраты по переменным Как найти малую полуось эллипса по уравнению Как найти малую полуось эллипса по уравнениюСледовательно, центр окружности находится в точке О(-5; 1).

Как найти малую полуось эллипса по уравнению

Построим в декартовой системе координат треугольник Как найти малую полуось эллипса по уравнениюСогласно школьной формуле площадь треугольника Как найти малую полуось эллипса по уравнениюравна Как найти малую полуось эллипса по уравнениюВысота Как найти малую полуось эллипса по уравнениюа основание Как найти малую полуось эллипса по уравнениюСледовательно, площадь треугольника Как найти малую полуось эллипса по уравнениюравна:

Как найти малую полуось эллипса по уравнению

Видео:3 Полуоси эллипсаСкачать

3 Полуоси эллипса

Эллипс в высшей математике

Как найти малую полуось эллипса по уравнению

где Как найти малую полуось эллипса по уравнениюи Как найти малую полуось эллипса по уравнению—заданные положительные числа. Решая его относительно Как найти малую полуось эллипса по уравнению, получим:

Как найти малую полуось эллипса по уравнению

Отсюда видно, что уравнение (2) определяет две функции. Пока независимое переменное Как найти малую полуось эллипса по уравнениюпо абсолютной величине меньше Как найти малую полуось эллипса по уравнению, подкоренное выражение положительно, корень имеет два значения. Каждому значению Как найти малую полуось эллипса по уравнению, удовлетворяющему неравенству Как найти малую полуось эллипса по уравнениюсоответствуют два значения Как найти малую полуось эллипса по уравнению, равных по абсолютной величине. Значит, геометрическое место точек, определяемое уравнением (2), симметрично относительно оси Как найти малую полуось эллипса по уравнению. Так же можно убедиться в том, что оно симметрично и относительно оси Как найти малую полуось эллипса по уравнению. Поэтому ограничимся рассмотрением только первой четверти.

При Как найти малую полуось эллипса по уравнению, при Как найти малую полуось эллипса по уравнению. Кроме того, заметим, что если Как найти малую полуось эллипса по уравнениюувеличивается, то разность Как найти малую полуось эллипса по уравнениюуменьшается; стало быть, точка Как найти малую полуось эллипса по уравнениюбудет перемещаться от точки Как найти малую полуось эллипса по уравнениювправо вниз и попадет в точку Как найти малую полуось эллипса по уравнению. Из соображений симметрии изучаемое геометрическое место точек будет иметь вид, изображенный на рис. 34.

Как найти малую полуось эллипса по уравнению

Полученная линия называется эллипсом. Число Как найти малую полуось эллипса по уравнениюявляется длиной отрезка Как найти малую полуось эллипса по уравнению, число Как найти малую полуось эллипса по уравнению—длиной отрезка Как найти малую полуось эллипса по уравнению. Числа Как найти малую полуось эллипса по уравнениюи Как найти малую полуось эллипса по уравнениюназываются полуосями эллипса. Число Как найти малую полуось эллипса по уравнениюэксцентриситетом.

Пример:

Найти проекцию окружности на плоскость, не совпадающую с плоскостью окружности.

Решение:

Возьмем две плоскости, пересекающиеся под углом Как найти малую полуось эллипса по уравнению(рис. 35). В каждой из этих плоскостей возьмем систему координат, причем за ось Как найти малую полуось эллипса по уравнениюпримем прямую пересечения плоскостей, стало быть, ось Как найти малую полуось эллипса по уравнениюбудет общей для обеих систем. Оси ординат различны, начало координат общее для обеих систем. В плоскости Как найти малую полуось эллипса по уравнениювозьмем окружность радиуса Как найти малую полуось эллипса по уравнениюс центром в начале координат, ее уравнение Как найти малую полуось эллипса по уравнению.

Пусть точка Как найти малую полуось эллипса по уравнениюлежит на этой окружности, тогда ее координаты удовлетворяют уравнению Как найти малую полуось эллипса по уравнению.

Как найти малую полуось эллипса по уравнению

Обозначим проекцию точки Как найти малую полуось эллипса по уравнениюна плоскость Как найти малую полуось эллипса по уравнениюбуквой Как найти малую полуось эллипса по уравнению, а координаты ее—через Как найти малую полуось эллипса по уравнениюи Как найти малую полуось эллипса по уравнению. Опустим перпендикуляры из Как найти малую полуось эллипса по уравнениюи Как найти малую полуось эллипса по уравнениюна ось Как найти малую полуось эллипса по уравнению, это будут отрезки Как найти малую полуось эллипса по уравнениюи Как найти малую полуось эллипса по уравнению. Треугольник Как найти малую полуось эллипса по уравнениюпрямоугольный, в нем Как найти малую полуось эллипса по уравнению, Как найти малую полуось эллипса по уравнению,Как найти малую полуось эллипса по уравнению, следовательно, Как найти малую полуось эллипса по уравнению. Абсциссы точек Как найти малую полуось эллипса по уравнениюи Как найти малую полуось эллипса по уравнениюравны, т. е. Как найти малую полуось эллипса по уравнению. Подставим в уравнение Как найти малую полуось эллипса по уравнениюзначение Как найти малую полуось эллипса по уравнению, тогда cos

Как найти малую полуось эллипса по уравнению

Как найти малую полуось эллипса по уравнению

а это есть уравнение эллипса с полуосями Как найти малую полуось эллипса по уравнениюи Как найти малую полуось эллипса по уравнению.

Таким образом, эллипс является проекцией окружности на плоскость, расположенную под углом к плоскости окружности.

Замечание. Окружность можно рассматривать как эллипс с равными полуосями.

Видео:ЭллипсСкачать

Эллипс

Уравнение эллипсоида

Определение: Трехосным эллипсоидом называется поверхность, полученная в результате равномерной деформации (растяжения или сжатия) сферы по трем взаимно перпендикулярным направлениям.

Рассмотрим сферу радиуса R с центром в начале координат:

Как найти малую полуось эллипса по уравнению

где Х, У, Z — текущие координаты точки сферы.

Пусть данная сфера подвергнута равномерной деформации в направлении координатных осей Как найти малую полуось эллипса по уравнениюс коэффициентами деформации, равными Как найти малую полуось эллипса по уравнению

В результате сфера превратится в эллипсоид, а точка сферы М (X, У, Z) с текущими координатами Х, У, Z перейдет в точку эллипсоидам Как найти малую полуось эллипса по уравнению(х, у, z) с текущими координатами х, у, г, причем

Как найти малую полуось эллипса по уравнению

Как найти малую полуось эллипса по уравнениюИными словами, линейные размеры сферы в направлении оси Ох уменьшаются в Как найти малую полуось эллипса по уравнениюраз, если Как найти малую полуось эллипса по уравнению, и увеличиваются в Как найти малую полуось эллипса по уравнениюраз, если Как найти малую полуось эллипса по уравнениюи т. д.

Подставляя эти формулы в уравнение (1), будем иметь

Как найти малую полуось эллипса по уравнению

где Как найти малую полуось эллипса по уравнениюУравнение (2) связывает текущие координаты точки М’ эллипсоида и, следовательно, является уравнением трехосного эллипсоида.

Величины Как найти малую полуось эллипса по уравнениюназываются полуосями эллипсоида; удвоенные величины Как найти малую полуось эллипса по уравнениюназываются осями эллипсоида и, очевидно, представляют линейные размеры его в направлениях деформации (в данном случае в направлениях осей координат).

Если две полуоси эллипсоида равны между собой, то эллипсоид называется эллипсоидом вращения, так как может быть получен в результате вращения эллипса вокруг одной из его осей. Например, в геодезии считают поверхность земного шара эллипсоидом вращения с полуосями

а = b = 6377 км и с = 6356 км.

Если а = b = с, то эллипсоид превращается в сферу.

Рекомендую подробно изучить предметы:
  • Геометрия
  • Аналитическая геометрия
  • Начертательная геометрия
Ещё лекции с примерами решения и объяснением:
  • Гипербола
  • Парабола
  • Многогранник
  • Решение задач на вычисление площадей
  • Шар в геометрии
  • Правильные многогранники в геометрии
  • Многогранники
  • Окружность

При копировании любых материалов с сайта evkova.org обязательна активная ссылка на сайт www.evkova.org

Сайт создан коллективом преподавателей на некоммерческой основе для дополнительного образования молодежи

Сайт пишется, поддерживается и управляется коллективом преподавателей

Whatsapp и логотип whatsapp являются товарными знаками корпорации WhatsApp LLC.

Cайт носит информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, которая определяется положениями статьи 437 Гражданского кодекса РФ. Анна Евкова не оказывает никаких услуг.

Видео:§28 Эксцентриситет эллипсаСкачать

§28 Эксцентриситет эллипса

Кривые второго порядка. Эллипс: формулы и задачи

Видео:Эллипс (часть 8). Решение задач. Высшая математика.Скачать

Эллипс (часть 8). Решение задач. Высшая математика.

Понятие о кривых второго порядка

Кривыми второго порядка на плоскости называются линии, определяемые уравнениями, в которых переменные координаты x и y содержатся во второй степени. К ним относятся эллипс, гипербола и парабола.

Общий вид уравнения кривой второго порядка следующий:

Как найти малую полуось эллипса по уравнению,

где A, B, C, D, E, F — числа и хотя бы один из коэффициентов A, B, C не равен нулю.

При решении задач с кривыми второго порядка чаще всего рассматриваются канонические уравнения эллипса, гиперболы и параболы. К ним легко перейти от общих уравнений, этому будет посвящён пример 1 задач с эллипсами.

Видео:165. Найти фокусы и эксцентриситет эллипса.Скачать

165. Найти фокусы и эксцентриситет эллипса.

Эллипс, заданный каноническим уравнением

Определение эллипса. Эллипсом называется множество всех точек плоскости, таких, для которых сумма расстояний до точек, называемых фокусами, есть величина постоянная и бОльшая, чем расстояние между фокусами.

Фокусы обозначены как Как найти малую полуось эллипса по уравнениюи Как найти малую полуось эллипса по уравнениюна рисунке ниже.

Каноническое уравнение эллипса имеет вид:

Как найти малую полуось эллипса по уравнению,

где a и b (a > b) — длины полуосей, т. е. половины длин отрезков, отсекаемых эллипсом на осях координат.

Как найти малую полуось эллипса по уравнению

Прямая, проходящая через фокусы эллипса, является его осью симметрии. Другой осью симметрии эллипса является прямая, проходящая через середину отрезка Как найти малую полуось эллипса по уравнению Как найти малую полуось эллипса по уравнениюперпендикулярно этому отрезку. Точка О пересечения этих прямых служит центром симметрии эллипса или просто центром эллипса.

Ось абсцисс эллипс пересекает в точках (a, О) и (- a, О), а ось ординат — в точках (b, О) и (- b, О). Эти четыре точки называются вершинами эллипса. Отрезок между вершинами эллипса на оси абсцисс называется его большой осью, а на оси ординат — малой осью. Их отрезки от вершины до центра эллипса называются полуосями.

Если a = b , то уравнение эллипса принимает вид Как найти малую полуось эллипса по уравнению. Это уравнение окружности радиуса a , а окружность — частный случай эллипса. Эллипс можно получить из окружности радиуса a , если сжать её в a/b раз вдоль оси Oy .

Пример 1. Проверить, является ли линия, заданная общим уравнением Как найти малую полуось эллипса по уравнению, эллипсом.

Решение. Производим преобразования общего уравнения. Применяем перенос свободного члена в правую часть, почленное деление уравнения на одно и то же число и сокращение дробей:

Как найти малую полуось эллипса по уравнению

Ответ. Полученное в результате преобразований уравнение является каноническим уравнением эллипса. Следовательно, данная линия — эллипс.

Пример 2. Составить каноническое уравнение эллипса, если его полуоси соответственно равны 5 и 4.

Решение. Смотрим на формулу канонического уравения эллипса и подставляем: бОльшая полуось — это a = 5 , меньшая полуось — это b = 4 . Получаем каноническое уравнение эллипса:

Как найти малую полуось эллипса по уравнению.

Точки Как найти малую полуось эллипса по уравнениюи Как найти малую полуось эллипса по уравнению, обозначенные зелёным на большей оси, где

Как найти малую полуось эллипса по уравнению,

называются фокусами.

Как найти малую полуось эллипса по уравнению

называется эксцентриситетом эллипса.

Отношение b/a характеризует «сплюснутость» эллипса. Чем меньше это отношение, тем сильнее эллипс вытянут вдоль большой оси. Однако степень вытянутости эллипса чаще принято выражать через эксцентриситет, формула которого приведена выше. Для разных эллипсов эксцентриситет меняется в пределах от 0 до 1, оставаясь всегда меньше единицы.

Пример 3. Составить каноническое уравнение эллипса, если расстояние между фокусами равно 8 и бОльшая ось равна 10.

Решение. Делаем несложные умозаключения:

— если бОльшая ось равна 10, то её половина, т. е. полуось a = 5 ,

— если расстояние между фокусами равно 8, то число c из координат фокусов равно 4.

Подставляем и вычисляем:

Как найти малую полуось эллипса по уравнению

Результат — каноническое уравнение эллипса:

Как найти малую полуось эллипса по уравнению.

Пример 4. Составить каноническое уравнение эллипса, если его бОльшая ось равна 26 и эксцентриситет Как найти малую полуось эллипса по уравнению.

Решение. Как следует и из размера большей оси, и из уравнения эксцентриситета, бОльшая полуось эллипса a = 13 . Из уравнения эсцентриситета выражаем число c, нужное для вычисления длины меньшей полуоси:

Как найти малую полуось эллипса по уравнению.

Вычисляем квадрат длины меньшей полуоси:

Как найти малую полуось эллипса по уравнению

Составляем каноническое уравнение эллипса:

Как найти малую полуось эллипса по уравнению

Пример 5. Определить фокусы эллипса, заданного каноническим уравнением Как найти малую полуось эллипса по уравнению.

Решение. Следует найти число c, определяющее первые координаты фокусов эллипса:

Как найти малую полуось эллипса по уравнению.

Получаем фокусы эллипса:

Как найти малую полуось эллипса по уравнению

Видео:найти уравнение касательной к эллипсуСкачать

найти уравнение касательной к эллипсу

Решить задачи на эллипс самостоятельно, а затем посмотреть решение

Пример 6. Фокусы эллипса расположены на оси Ox симметрично относительно начала координат. Составить каноническое уравнение эллипса, если:

1) расстояние между фокусами 30, а большая ось 34

2) малая ось 24, а один из фокусов находится в точке (-5; 0)

3) эксцентриситет Как найти малую полуось эллипса по уравнению, а один из фокусов находится в точке (6; 0)

Видео:§18 Каноническое уравнение эллипсаСкачать

§18 Каноническое уравнение эллипса

Продолжаем решать задачи на эллипс вместе

Если Как найти малую полуось эллипса по уравнению— произвольная точка эллипса (на чертеже обозначена зелёным в верхней правой части эллипса) и Как найти малую полуось эллипса по уравнению— расстояния до этой точки от фокусов Как найти малую полуось эллипса по уравнению, то формулы для расстояний — следующие:

Как найти малую полуось эллипса по уравнению.

Для каждой точки, принадлежащей эллипсу, сумма расстояний от фокусов есть величина постоянная, равная 2a.

Прямые, определяемые уравнениями

Как найти малую полуось эллипса по уравнению,

называются директрисами эллипса (на чертеже — красные линии по краям).

Из двух вышеприведённых уравнений следует, что для любой точки эллипса

Как найти малую полуось эллипса по уравнению,

где Как найти малую полуось эллипса по уравнениюи Как найти малую полуось эллипса по уравнению— расстояния этой точки до директрис Как найти малую полуось эллипса по уравнениюи Как найти малую полуось эллипса по уравнению.

Пример 7. Дан эллипс Как найти малую полуось эллипса по уравнению. Составить уравнение его директрис.

Решение. Смотрим в уравнение директрис и обнаруживаем, что требуется найти эксцентриситет эллипса, т. е. Как найти малую полуось эллипса по уравнению. Все данные для этого есть. Вычисляем:

Как найти малую полуось эллипса по уравнению.

Получаем уравнение директрис эллипса:

Как найти малую полуось эллипса по уравнению

Пример 8. Составить каноническое уравнение эллипса, если его фокусами являются точки Как найти малую полуось эллипса по уравнению, а директрисами являются прямые Как найти малую полуось эллипса по уравнению.

Решение. Смотрим в уравнение директрис, видим, что в нём можем заменить символ эксцентриситета формулой эксцентриситета как отношение первой координаты фокуса к длине большей полуоси. Так сможем вычислить квадрат длины большей полуоси. Получаем:

Как найти малую полуось эллипса по уравнению.

Теперь можем получить и квадрат длины меньшей полуоси:

Как найти малую полуось эллипса по уравнению

Уравнение эллипса готово:

Как найти малую полуось эллипса по уравнению

Пример 9. Проверить, находится ли точка Как найти малую полуось эллипса по уравнениюна эллипсе Как найти малую полуось эллипса по уравнению. Если находится, найти расстояние от этой точки до фокусов эллипса.

Решение. Подставляем координаты точки x и y в уравнение эллипса, на выходе должно либо получиться равенство левой части уравнения единице (точка находится на эллипсе), либо не получиться это равенство (точка не находится на эллипсе). Получаем:

Как найти малую полуось эллипса по уравнению.

Получили единицу, следовательно, точка находится на эллипсе.

Приступаем к нахождению расстояния. Для этого нужно вычислить: число c, определяющее первые координаты фокусов, число e — эксцентриситет и числа «эр» с подстрочными индексами 1 и 2 — искомые расстояния. Получаем:

Как найти малую полуось эллипса по уравнению

Проведём проверку: сумма расстояний от любой точки на эллипсе до фокусов должна быть равна 2a.

Как найти малую полуось эллипса по уравнению,

так как из исходного уравнения эллипса Как найти малую полуось эллипса по уравнению.

Одним из самых замечательных свойств эллипса является его оптическое свойство, состоящее в том, что прямые, соединяющие точку эллипса с его фокусами, пересекают касательную к эллипсу под разными углами. Это значит, что луч, пущенный из одного фокуса, после отраэения попадёт в другой. Это свойство лежит в основе аккустического эффекта, наблюдаемого в некоторых пещерах и искусственных сооружениях, своды которых имеют эллиптическую форму: если находиться в одном из фокусов, то речь человека, стоящего в другом фокусе, слышна так хорошо, как будто он находится рядом, хотя на самом деле расстояние велико.

Видео:Определить тип кривой (эллипс)Скачать

Определить тип кривой (эллипс)

Понятие эллипса в математике и его свойства

Видео:166. Найти каноническое уравнение эллипса.Скачать

166. Найти каноническое уравнение эллипса.

Эллипс — что это такое, понятие в математике и геометрии

Эллипс — фигура, представляющая собой по форме замкнутую кривую линию на плоскости. Она получается путем пересечения плоскости с круговым цилиндром, или же как ортогональное отображение окружности на плоскость в пространстве.

В эллипсе суммарная величина расстояния от любой точки до двух точек F2 и F1 будет равна одному постоянному значению. Эти точки — F1 и F2 — носят названия фокусов эллипса.

F 1 M 1 + F 2 M 1 = F 1 M 2 + F 2 M 2 = A 1 A 2 = c o n s t

∣ F 1 M ∣ + ∣ F 2 M ∣ = 2 × a , причем ∣ F 1 F 2 ∣ 2 × a

Окружность можно называть партикулярным (особым) вариантом эллипса. Эллипс, как и параболу, и гиперболу, можно назвать квадрикой или же коническим сечением.

Рассмотрим связанные с эллипсом понятия:

  1. Отрезок AB, проходящий через фокусы эллипса (его концы должны лежать на эллипсе), носит название большой оси эллипса. Длина этого элемента — большой оси — равняется 2a в уравнении, приведенном выше.
  2. Малая ось эллипса — отрезок CD, который перпендикулярен большой оси, он проходит через центральную точку большой оси. Концы отрезка должны лежать на эллипсе.
  3. Центр эллипса — точка пересечения малой и большой оси данной замкнутой кривой.
  4. Большая полуось — отрезок, проведенный из центра эллипса к вершине большой оси. Обозначается буквой «a».
  5. Малая полуось — отрезок, проведенный из центра эллипса к вершине малой оси. Обозначается буквой «b».
  6. Фокальные радиусы в точке — расстояния r 1 и r 2 до определенной точки от каждого фокуса эллипса.
  7. Фокальное расстояние — расстояние, равное: c = ∣ F 1 F 2 ∣ 2 .
  8. Эксцентриситет — величина, равная: e = c a = 1 — b 2 a 2 .
  9. Диаметр эллипса — свободно проведенная хорда, проходящая через центр построения. Диаметры (обычно пара), обладающие свойством середины хорд, параллельные первому диаметру, и находящиеся на втором диаметре, называются сопряженными диаметрами. Середины хорд, параллельных второму диаметру, находятся на первом диаметре.
  10. Радиусом называют отрезок, соединяющий в данной точке центр эллипса и точку. Длина радиуса вычисляется по формуле: r = a b b 2 cos 2 γ + a 2 sin 2 γ = b 1 — e 2 cos 2 γ . В данной формуле γ — величина угла между большой полуосью и радиусом.
  11. Фокальный параметр ( p = b 2 a ) — половина длины хорды, проходящей через фокус эллипса, является перпендикулярной большой оси.
  12. Коэффициент сжатия, или же эллиптичность — отношение длины большой полуоси к длине малой полуоси. Вычисляется по формуле: k = b a . Величина, равная ( 1 — k ) = a — b a , будет носить название «сжатие эллипса». Следует помнить, что для окружности коэффициент сжатия равен единице, а сжатие равно нулю. Эксцентриситет и коэффициент сжатия связаны отношениями равными: k 2 = 1 — e 2 .
  13. Директриса — прямая, которая существует для каждого фокуса эллипса. При этом соотношение расстояния от свободно расположенной точки эллипса до фокуса этой замкнутой кривой к расстоянию от данной точки до определенной прямой будет равно эксцентриситету эллипса. Полный эллипс находится на той же стороне от такой же прямой, что и его фокус. Уравнения для директрис эллипса в классическом виде пишутся как x = ± p e ( 1 — e 2 ) для каждого фокуса ( ± p e 1 — e 2 , 0 ) . Расстояние от фокуса до директрисы будет вычисляться по соотношению p e

Теорема директрисы: Для того, чтобы определенная точка находилась на границе линии замкнутой кривой, необходимо, чтобы соотношение расстояния до фокуса к расстоянию до соответствующей директрисы было равно e.

Эллиптическая функция — функция в двух направлениях, которая в рамках метода комплексного анализа, задана на комплексной плоскости.

Видео:11 класс, 52 урок, ЭллипсСкачать

11 класс, 52 урок, Эллипс

Основные элементы и свойства фигуры

Рассмотрим элементы эллипса. Взгляните на чертеж:

F1 и F2 выступают в роли фокусов эллипса. Осями данной замкнутой кривой будут A1A2 =2a (как большая ось, проходящая сквозь фокусы замкнутой кривой), а B1B2=2b (как малая ось, перпендикулярная второй, большой оси фигуры, проходит через ее центр). Здесь «a» является большой полуосью, «b» является малой полуосью, «O» является центром (то есть точкой пересечения малой оси и большой оси).

Вершинами эллипса будут точки A1, и A2, и B1, и B2. Это точки пересечения большой осью и малой осью эллипса. Диаметр замкнутой кривой — отрезок, соединяющий две точки эллипса, а также проходящий через центр фигуры.

Фокальное расстояние, которое обозначается буквой «c», является половиной длины отрезка, соединяющего фокусы эллипса.

Эксцентриситет замкнутой кривой, который обозначается буквой «e», показывает степень «сплющенности» (то есть отклонения от окружности). Он определяется соотношением фокального расстояние (буква «c») к большой полуоси «a». В случае эллипса эксцентриситет будет таким: 0 1.

Фокальные радиусы в точке — расстояния r 1 и r 2 до определенной точки от каждого фокуса эллипса.

Радиус эллипса — отрезок, соединяющий центр, который обозначается буквой «O» с точкой на самом эллипсе.

r = a b b 2 cos 2 γ + a 2 sin 2 γ = b 1 — e 2 cos 2 γ .

В данной формуле γ — величина угла между большой полуосью и радиусом (A1A2), e — эксцентриситет.

Фокальный параметр — отрезок, перпендикулярный большой полуоси, а также выходящий за фокус эллипса. Вычисляется по формуле: p = b 2 a

Коэффициент сжатия или же эллиптичность, обозначаемая буквой «k», является отношением длины малой полуоси к большой полуоси.

Малая полуось всегда будет меньше, чем большая полуось замкнутой кривой. Получается, что k k = b a

В данном уравнении величина «e» — эксцентриситет.

Сжатие эллипса (то есть 1 — k ) — показатель, который равен разности между эллиптичностью и единицей.

Директриса эллипса — пара прямых, которые перпендикулярны фокальной оси замкнутой прямой, пересекающей расстояние a*e от центра замкнутой прямой. Расстояние до директрисы от фокуса будет равно p*e.

Рассмотрим также основные свойства эллипса:

  1. Угол к эллипсу между касательной и фокальным радиусом r 1 будет равен величине угла между фокальным радиусом r 2 и касательной.
  2. Равенство касательной к замкнутой кривой в точке M : 1 = x x M a 2 + y y M b 2
  3. В случае, если замкнутая прямая пересекается парой параллельных прямых, то отрезок, соединяющий середины отрезков, образованных при пересечении эллипса и прямых, всегда будет пересекать центр замкнутой кривой.

Примечание 2

Данное свойство позволяет построить центр эллипса при помощи циркуля и линейки.

  1. Эволюта замкнутой кривой — астероида, которая растянута по короткой оси.
  2. В случае, если можно вписать эллипс с фокусами F1 и F2 в треугольник ABC, то возможно выполнить данное соотношение:

1 = F 1 A × F 2 C A × A B + F 1 B × F 2 B A B × B C + F 1 C × F 1 C B C × C A

Видео:Разбор задания из теста по ангему | Уравнение эллипса | Уравнение касательной к эллипсуСкачать

Разбор задания из теста по ангему | Уравнение эллипса | Уравнение касательной к эллипсу

Составление уравнения эллипса

Базовое уравнение замкнутой кривой.

Это уравнение, описывающее эллипс в декартовой системе координат. В случае, если центр замкнутой кривой (обозначается буквой «O») — в начале системы координат, а на абсциссе находится большая ось, то замкнутая кривая будет описываться следующим уравнением:

1 = x 2 a 2 + x 2 b 2

В случае, если центр эллипса смещается в точку с координатами x 0 и y 0 , то уравнение примет следующий вид:

1 = ( x — x 0 ) 2 a 2 + ( y — y 0 ) 2 b 2

Параметрическое уравнение будет выглядеть следующим образом:

Видео:Видеоурок "Эллипс"Скачать

Видеоурок "Эллипс"

Как посчитать площадь всего эллипса и сегмента

Рассмотрим формулу для вычисления площади всего эллипса:

Рассмотрим формулу для вычисления площади сегмента эллипса. Это формула площади сегмента, который лежит на левой стороны от хорды с координатами (x, y), а также (x, -y).

S = π a b 2 — b a ( x a 2 — x 2 + a 2 × arcsin x a )

Видео:Фокусы эллипсаСкачать

Фокусы эллипса

Формула для вычисления периметра и длины дуги

Рассмотрим формулу для вычисления периметра замкнутой кривой.

Важно запомнить, что точную формулу для периметра L найти крайне тяжело. Ниже приведена формула, с помощью которой можно приблизительно рассчитать длину периметра. Максимальной погрешностью данной формулы можно считать примерно 0,63 %.

L ≈ 4 π a b + ( a — b ) 2 a + b

Рассмотрим формулу для вычисления длины дуги замкнутой кривой:

  • Параметрическое уравнение для вычисления длины дуги замкнутой кривой через большую полуось a, а также малую полуось b:

Формула 8

ℓ = ∫ t 1 t 2 a 2 sin 2 t + b 2 cos 2 t d t .

  • Параметрическое уравнение для вычисления длины дуги замкнутой кривой с помощью большой полуоси a, а также эксцентриситета, который обозначается буквой e:

Формула 9

ℓ = ∫ t 1 t 2 1 — e 2 cos 2 t d t , e 1 .

Видео:Найти все касательные к эллипсу проходящие через начало координатСкачать

Найти все касательные к эллипсу проходящие через начало координат

Как построить эллипс по уравнению, примеры

Попробуем построить эллипс по уравнению x 2 16 + y 2 7 = 1

Сначала мы должны привести данное уравнение к привычному виду: x 2 4 2 + y 2 ( 7 ) 2 = 1

Определяем вершины эллипса. Они находятся в точках A1(a; 0), A2 (-a; 0), B1 (0; b), B2 (0; -b). Получаем, что A 1 ( 4 ; 0 ) , A 2 ( — 4 ; 0 ) , B 1 ( 0 ; 7 ) , B 2 ( 0 ; — 7 )

📺 Видео

§20 Построение эллипсаСкачать

§20 Построение эллипса

§17 Определение эллипсаСкачать

§17 Определение эллипса

Эллипс (часть 1). Каноническое уравнение. Высшая математика.Скачать

Эллипс (часть 1). Каноническое уравнение. Высшая математика.

Аналитическая геометрия, 7 урок, Линии второго порядкаСкачать

Аналитическая геометрия, 7 урок, Линии второго порядка

Аналитическая геометрия: Эллипс, Парабола, Гипербола. Высшая математикаСкачать

Аналитическая геометрия: Эллипс, Парабола, Гипербола. Высшая математика
Поделиться или сохранить к себе: