Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

Кривые второго порядка. Эллипс: формулы и задачи

Видео:Фокусы эллипсаСкачать

Фокусы эллипса

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:

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением,

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:ЭллипсСкачать

Эллипс

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 Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениеми Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемна рисунке ниже.

Каноническое уравнение эллипса имеет вид:

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением,

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

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

Прямая, проходящая через фокусы эллипса, является его осью симметрии. Другой осью симметрии эллипса является прямая, проходящая через середину отрезка Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемперпендикулярно 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 Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением. 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 Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением, 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:

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

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:

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением.

Точки Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениеми Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением, обозначенные зелёным на большей оси, где

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением,

называются фокусами.

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

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:

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

Результат — каноническое уравнение эллипса:

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением.

Пример 4. Составить каноническое уравнение эллипса, если его бОльшая ось равна 26 и эксцентриситет Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением.

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:

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением.

Вычисляем квадрат длины меньшей полуоси:

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

Составляем каноническое уравнение эллипса:

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

Пример 5. Определить фокусы эллипса, заданного каноническим уравнением Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением.

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

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением.

Получаем фокусы эллипса:

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

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

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

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 Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением, а один из фокусов находится в точке (6; 0)

Видео:§28 Эксцентриситет эллипсаСкачать

§28 Эксцентриситет эллипса

Продолжаем решать задачи на эллипс вместе

Если Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением— произвольная точка эллипса (на чертеже обозначена зелёным в верхней правой части эллипса) и Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением— расстояния до этой точки от фокусов Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением, то формулы для расстояний — следующие:

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением.

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

Прямые, определяемые уравнениями

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением,

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

Из двух вышеприведённых уравнений следует, что для любой точки эллипса

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением,

где Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениеми Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением— расстояния этой точки до директрис Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениеми Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением.

Пример 7. Дан эллипс Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением. Составить уравнение его директрис.

Решение. Смотрим в уравнение директрис и обнаруживаем, что требуется найти эксцентриситет эллипса, т. е. Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением. Все данные для этого есть. Вычисляем:

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением.

Получаем уравнение директрис эллипса:

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

Пример 8. Составить каноническое уравнение эллипса, если его фокусами являются точки Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением, а директрисами являются прямые Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением.

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:

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением.

Теперь можем получить и квадрат длины меньшей полуоси:

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

Уравнение эллипса готово:

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

Пример 9. Проверить, находится ли точка Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемна эллипсе Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением. 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:

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением.

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:

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

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

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением,

так как из исходного уравнения эллипса Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением.

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:Видеоурок "Эллипс"Скачать

Видеоурок "Эллипс"

Эллипс — определение и вычисление с примерами решения

Эллипс:

Определение: Эллипсом называется геометрическое место точек, сумма расстояний от которых до двух выделенных точек Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

Получим каноническое уравнение эллипса. Выберем декартову систему координат так, чтобы фокусы Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

Рис. 29. Вывод уравнения эллипса.

Расстояние между фокусами (фокусное расстояние) равно Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемСогласно определению эллипса имеем Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемИз треугольников Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениеми Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемпо теореме Пифагора найдем

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

соответственно. Следовательно, согласно определению имеем

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

Возведем обе части равенства в квадрат, получим

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

Перенося квадратный корень в левую часть, а все остальное в правую часть равенства, находим Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемРаскроем разность квадратов Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемПодставим найденное выражение в уравнение и сократим обе части равенства на 4, тогда оно перейдет в уравнение Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемВновь возведем обе части равенства в квадрат Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемРаскрывая все скобки в правой части уравнения, получим Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемСоберем не- известные в левой части, а все известные величины перенесем в правую часть уравнения, получим Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемВведем обозначение для разности, стоящей в скобках Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемУравнение принимает вид Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемРазделив все члены уравнения на Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемполучаем каноническое уравнение эллипса: Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемЕсли Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемто 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 Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемследовательно, эллипс симметричен относительно координатных осей, которые в данном случае будут называться осями симметрии эллипса. Найдем координаты точек пересечения эллипса с декартовыми осями:

  • Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемт.е. точками пересечения эллипса с осью абсцисс будут точки Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением
  • Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемт.е. точками пересечения эллипса с осью ординат будут точки Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением(Рис. 30).

Определение: Найденные точки называются вершинами эллипса.

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

Рис. 30. Вершины, фокусы и параметры эллипса

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемРасстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

Определение: Если Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемто параметр а называется большой, а параметр b — малой полуосями эллипса.

Определение: Эксцентриситетом эллипса называется отношение фокусного рас- стояния к большой полуоси эллипса Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

Из определения эксцентриситета эллипса следует, что он удовлетворяет двойному неравенству Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемКроме того, эта характеристика описывает форму эллипса. Для демонстрации этого факта рассмотрим квадрат отношения малой полуоси эллипса к большой полуоси Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

Если Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениеми эллипс вырождается в окружность. Если Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениеми эллипс вырождается в отрезок Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

Пример:

Составить уравнение эллипса, если его большая полуось а = 5, а его эксцентриситет Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

Решение:

Исходя из понятия эксцентриситета, найдем абсциссу фокуса, т.е. параметр Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемЗная параметр с, можно вычислить малую полуось эллипса Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемСледовательно, каноническое уравнение заданного эллипса имеет вид: Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

Пример:

Найти площадь треугольника, две вершины которого находятся в фокусах эллипса Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениема третья вершина — в центре окружности

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

Решение:

Для определения координат фокусов эллипса и центра окружности преобразуем их уравнения к каноническому виду. Эллипс: Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемСледовательно, большая полуось эллипса Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениема малая полуось Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемТак как Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемто эллипс вытянут вдоль оси ординат Оу. Определим расположение фокусов данного эллипса Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемИтак, Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемОкружность: Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемВыделим полные квадраты по переменным Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемСледовательно, центр окружности находится в точке О(-5; 1).

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

Построим в декартовой системе координат треугольник Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемСогласно школьной формуле площадь треугольника Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемравна Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемВысота Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениема основание Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемСледовательно, площадь треугольника Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемравна:

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

Видео:165. Найти фокусы и эксцентриситет эллипса.Скачать

165. Найти фокусы и эксцентриситет эллипса.

Эллипс в высшей математике

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

где Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениеми Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением—заданные положительные числа. Решая его относительно Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением, получим:

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

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

При Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением, при Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением. Кроме того, заметим, что если Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемувеличивается, то разность Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемуменьшается; стало быть, точка Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениембудет перемещаться от точки Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемвправо вниз и попадет в точку Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением. Из соображений симметрии изучаемое геометрическое место точек будет иметь вид, изображенный на рис. 34.

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

Полученная линия называется эллипсом. Число Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемявляется длиной отрезка Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением, число Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением—длиной отрезка Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением. Числа Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениеми Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемназываются полуосями эллипса. Число Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемэксцентриситетом.

Пример:

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

Решение:

Возьмем две плоскости, пересекающиеся под углом Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением(рис. 35). В каждой из этих плоскостей возьмем систему координат, причем за ось Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемпримем прямую пересечения плоскостей, стало быть, ось Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениембудет общей для обеих систем. Оси ординат различны, начало координат общее для обеих систем. В плоскости Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемвозьмем окружность радиуса Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемс центром в начале координат, ее уравнение Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением.

Пусть точка Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемлежит на этой окружности, тогда ее координаты удовлетворяют уравнению Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением.

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

Обозначим проекцию точки Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемна плоскость Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениембуквой Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением, а координаты ее—через Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениеми Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением. Опустим перпендикуляры из Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениеми Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемна ось Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением, это будут отрезки Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениеми Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением. Треугольник Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемпрямоугольный, в нем Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением, Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением,Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением, следовательно, Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением. Абсциссы точек Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениеми Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемравны, т. е. Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением. Подставим в уравнение Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемзначение Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением, тогда cos

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

а это есть уравнение эллипса с полуосями Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениеми Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением.

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

Замечание. Окружность можно рассматривать как эллипс с равными полуосями.

Видео:Уравнение эллипса. Нахождение вершин и фокусовСкачать

Уравнение эллипса. Нахождение вершин и фокусов

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:

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

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

Пусть данная сфера подвергнута равномерной деформации в направлении координатных осей Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемс коэффициентами деформации, равными Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

В результате сфера превратится в эллипсоид, а точка сферы М (X, У, Z) с текущими координатами Х, У, Z перейдет в точку эллипсоидам Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением(х, у, z) с текущими координатами х, у, г, причем

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемИными словами, линейные размеры сферы в направлении оси Ох уменьшаются в Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемраз, если Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением, и увеличиваются в Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемраз, если Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениеми т. д.

Подставляя эти формулы в уравнение (1), будем иметь

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

где Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемУравнение (2) связывает текущие координаты точки М’ эллипсоида и, следовательно, является уравнением трехосного эллипсоида.

Величины Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемназываются полуосями эллипсоида; удвоенные величины Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемназываются 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:11 класс, 52 урок, ЭллипсСкачать

11 класс, 52 урок, Эллипс

Как найти координаты фокусов эллипса

Видео:§17 Определение эллипсаСкачать

§17 Определение эллипса

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:

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением,

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:Видеоурок "Гипербола"Скачать

Видеоурок "Гипербола"

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 Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениеми Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемна рисунке ниже.

Каноническое уравнение эллипса имеет вид:

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением,

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

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

Прямая, проходящая через фокусы эллипса, является его осью симметрии. Другой осью симметрии эллипса является прямая, проходящая через середину отрезка Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемРасстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемперпендикулярно 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 Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением. 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 Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением, 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:

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

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:

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением.

Точки Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениеми Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением, обозначенные зелёным на большей оси, где

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением,

называются фокусами.

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

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:

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

Результат — каноническое уравнение эллипса:

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением.

Пример 4. Составить каноническое уравнение эллипса, если его бОльшая ось равна 26 и эксцентриситет Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением.

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:

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением.

Вычисляем квадрат длины меньшей полуоси:

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

Составляем каноническое уравнение эллипса:

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

Пример 5. Определить фокусы эллипса, заданного каноническим уравнением Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением.

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

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением.

Получаем фокусы эллипса:

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

Видео:Эллипс. Определение. Уравнение. График. Фокусы. Главные оси. Эксцентриситет - Новиков АлександрСкачать

Эллипс. Определение. Уравнение. График. Фокусы. Главные оси. Эксцентриситет - Новиков Александр

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 Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением, а один из фокусов находится в точке (6; 0)

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

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

Продолжаем решать задачи на эллипс вместе

Если Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением— произвольная точка эллипса (на чертеже обозначена зелёным в верхней правой части эллипса) и Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением— расстояния до этой точки от фокусов Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением, то формулы для расстояний — следующие:

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением.

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

Прямые, определяемые уравнениями

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением,

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

Из двух вышеприведённых уравнений следует, что для любой точки эллипса

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением,

где Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениеми Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением— расстояния этой точки до директрис Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениеми Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением.

Пример 7. Дан эллипс Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением. Составить уравнение его директрис.

Решение. Смотрим в уравнение директрис и обнаруживаем, что требуется найти эксцентриситет эллипса, т. е. Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением. Все данные для этого есть. Вычисляем:

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением.

Получаем уравнение директрис эллипса:

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

Пример 8. Составить каноническое уравнение эллипса, если его фокусами являются точки Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением, а директрисами являются прямые Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением.

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:

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением.

Теперь можем получить и квадрат длины меньшей полуоси:

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

Уравнение эллипса готово:

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

Пример 9. Проверить, находится ли точка Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемна эллипсе Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением. 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:

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением.

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:

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

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

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением,

так как из исходного уравнения эллипса Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением.

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.

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением1. Окружность. 2Окружностью называется геометрическое место точек, равноудаленных от одной фиксированной точки, называемой центром окружности. Расстояние от произвольной точки окружности до его центра называется радиусом окружности.

g Если центр окружности находится в точке Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением, а радиус равен R, то уравнение окружности имеет вид:

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением. (3.13)

4Обозначим через Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением(рис. 3.5) произвольную точку окружности. Используя формулу расстояния между двумя токами (3.1) и определение окружности, получим: Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением. Возводя полученное равенство в квадрат, мы получим формулу (3.13).3

2. Эллипс. 2 Эллипсом называется геометрическое место точек, сумма расстояний которых до двух фиксированных точек, называемых фокусами, есть величина постоянная.

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемДля того, чтобы вывести каноническое (простейшее) уравнение эллипса, примем за ось Ox прямую, соединяющую фокусы F1 и F2. Пусть при этом фокусы будут симметричны относительно начала координат, т.е. будут иметь координаты: Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениеми Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением. Здесь через 2с обозначено расстояние между фокусами. Обозначим через x и y координаты произвольной точки М эллипса (рис 3.6). Тогда по определению эллипса, сумма расстояний от точки М до точек F1 и F2 равно константе (обозначим эту константу через 2а).

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением. (3.14)

Уравнение (3.14) является уравнением эллипса. Упростим данное уравнение, избавившись от квадратных корней. Для этого перенесем один из радикалов в правую часть равенства (3.14) и возведем обе части полученного равенства в квадрат:

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением,

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением,

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением,

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением.

Возводя последнее равенство в квадрат, получим

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением, или

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением,

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением.

Разделим обе части на Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением:

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением.

Так как сумма расстояний от произвольной точки эллипса до его фокусов больше расстояния между фокусами, т.е. 2а > 2c, то Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением.

Обозначим Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемчерез b 2 . Тогда простейшее (каноническое) уравнение эллипса будет иметь вид:

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением, (3.15)

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением. (3.16)

Оси координат являются осями симметрии эллипса, заданного уравнением (3.15). Действительно, если точка с текущими координатами (x; y) принадлежит эллипсу, то и точки Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемпри любом сочетании знаков принадлежат эллипсу.

2Ось симметрии эллипса, на которой расположены фокусы, называется фокальной осью. Точки пересечения эллипса с его осями симметрии называются вершинами эллипса. Подставляя x = 0 или y = 0 в уравнение эллипса найдем координаты вершин:

2Отрезки А1А2 и B1B2, соединяющие противоположные вершины эллипса, а также их длины 2a и 2b, называют соответственно большой и малой осями эллипса. Числа a и b, называют соответственно большой и малой полуосями эллипса.

2Эксцентриситетом эллипса называется отношение расстояния между фокусами (2с) к большой оси (2a), т.е.

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением. (3.17)

Так как а и с положительны, причем c

2Отрезок 2a, длина которого равна расстоянию между вершинами гиперболы, называют действительной осью гиперболы. Отрезок 2b называют мнимой осью гиперболы. Числа a и b, называют соответственно действительной и мнимой полуосями гиперболы.

Можно доказать, что прямые линии

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением(3.23)

являются асимптотами гиперболы, т.е. такими прямыми, к которым неограниченно приближаются точки гиперболы при их неограниченном удалении от начала координат ( Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением).

2Эксцентриситетом гиперболы называется отношение расстояния между фокусами (2с) к действительной оси (2a), т.е., как и в случае эллипса

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением. (3.24)

Однако в отличии от эллипса эксцентриситет гиперболы больше единицы.

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемЕсли фокусы гиперболы расположены на оси Oy, то в левой части уравнения гиперболы изменятся знаки на противоположные:

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением. (3.25)

В этом случае полуось b будет действительной, а полуось a – мнимой. Ветви гиперболы будут симметричны относительно оси Oy (рис 3.9). Формулы (3.22) и (3.23) не изменятся, формула (3.24) будет выглядеть следующим образом:

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением. (3.26)

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением4. Парабола. Параболой называется геометрическое место точек, равноудаленных от данной точки, называемой фокусом и от данной прямой, называемой директрисой (предполагается, что фокус не лежит на директрисе).

Для того, чтобы составить простейшее уравнение параболы примем за ось Ox прямую, проходящую через ее фокус перпендикулярно директрисе, и направленную от директрисы к фокусу. За начало координат примем середину отрезка O от фокуса F до точки А пересечения оси Ox с директрисой. Длина отрезка AF обозначается через p и называется параметром параболы.

В данной системе координат координаты точек А и F будут, соответственно, Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением, Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением. Уравнение директрисы параболы будет Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением. Обозначим через (x; y) координаты произвольной точки М параболы (рис. 3.10). Тогда по определению параболы:

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением. (3.27)

Возведем обе части равенства (3.27) в квадрат:

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением, или

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением, откуда

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением. (3.28)

Уравнение (3.28) называется каноническим уравнением параболы.

Каноническими являются так же следующие уравнения параболы.

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением. (3.29)

Ветви параболы, заданной уравнением (3.29), направлены влево, фокус имеет координаты Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением, уравнение директрисы Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением.

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением. (3.30)

Ветви параболы, заданной уравнением (3.30), направлены вверх, фокус имеет координаты Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением, уравнение директрисы Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением.

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением. (3.31)

Ветви параболы, заданной уравнением (3.31), направлены вниз, фокус имеет координаты Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением, уравнение директрисы Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением.

Задача 3.3. Найти координаты фокусов и эксцентриситет эллипса:

Решение. В каноническом виде уравнение эллипса выглядит следующим образом: Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемИз этого уравнения видно, что большая полуось эллипса равна Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениема малая полуось равна Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемРасстояние от центра эллипса до его фокусов, находим из формулы (3.16): Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемТаким образом, фокусы эллипса имеют координаты: Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

Эксцентриситет эллипса найдем по формуле (3.17):

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

Задача 3.4. Асимптоты гиперболы имеют уравнения Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениеми расстояние между фокусами равно 10. Составить каноническое уравнение гиперболы.

Решение. Из условия задачи следует, что

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением.

Подставляя в равенство (3.22) с = 5 и a = 2b, мы получим уравнение, из которого найдем b:

b 2 = 25 – 4b 2 , 5b 2 = 25, b 2 = 5, Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением. Следовательно, a = 2b = Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением.

Подставляя a 2 = 20 и b 2 = 5 в уравнение (3.21), получим искомое уравнение гиперболы:

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Студент — человек, постоянно откладывающий неизбежность. 10572 — Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением| 7332 — Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнениемили читать все.

78.85.5.224 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)

очень нужно

Эллипс – геометрическое место точек M(x;y), сумма расстояний которых до двух данных точек F1F2 имеет одно и то же значение 2a:

точки F1 и F2 – называются фокусами эллипса;

расстояние F1F2 – фокусное расстояние и равно F1F2=2с;

a — большая полуось;

b — малая полуось;

c — фокальный радиус, то есть полу расстояние между фокусами;

p — фокальный параметр;

Rmin – минимальное расстояние от фокуса до точки на эллипсе;

Rmax — максимальное расстояние от фокуса до точки на эллипсе;

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

где
Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

Длина малой оси эллипса 134 м. Длина большой оси равна 140 м. Найти коэффициент сжатия k и сжатие α этого эллипса

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

Постройте кривую 4x 2 +9y 2 =36. Найдите фокусы, фокальный параметр и эксцентриситет.

Делим обе части на 36 и получаем каноническое уравнение эллипса

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

a=3, b=2

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

c 2 =a 2 -b 2 =3 2 -2 2 =9-4=5

Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

Отсюда находим Фокусы F1(-2,2;0) F2(2,2;0)

Фокальный параметр находим следующим образом
Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением
Эксцентриситет эллипса
Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

Пример 3
Постройте кривую Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением. Найдите фокусы и эксцентриситет.

Решение
Уравнение запишем в виде
Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением
a=1, b=5
Это уравнение не является каноническим уравнением эллипса, так как b>a, а должно быть b c 2 =a 2 − b 2 =5 2 −1 2 =25 − 1=24

Следовательно, фокусы в системе координат (x’;y’) имеют координаты (-4,9;0) и (4,9;0), а в системе (x;y) координаты Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

Эксцентриситет эллипса равен
Расстояние между фокусами эллипса заданного уравнением

🔥 Видео

4K Построение эллипса по точкам, ellipse constructionСкачать

4K Построение эллипса по точкам, ellipse construction

169. Фокальные расстояния точки эллипса.Скачать

169. Фокальные расстояния точки эллипса.

Аналитическая геометрия: Эллипс, Парабола, Гипербола. Высшая математикаСкачать

Аналитическая геометрия: Эллипс, Парабола, Гипербола. Высшая математика

213. Фокус и директриса параболы.Скачать

213. Фокус и директриса параболы.

Фокус и директриса параболы 1Скачать

Фокус и директриса параболы 1

Определить тип кривой (эллипс)Скачать

Определить тип кривой (эллипс)

Кривые второго порядка. Эллипс. Приведение к каноническому виду и чертежСкачать

Кривые второго порядка. Эллипс. Приведение к каноническому виду и чертеж

174. Фокальные расстояния точек эллипса.Скачать

174. Фокальные расстояния точек эллипса.
Поделиться или сохранить к себе: