椭圆的定义讲解 椭圆的定义及方程
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2024-04-27
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1.定义椭圆是圆锥曲线(也称为圆锥截面)。现在高中课本上有两种定义:平面上两点距离之和为固定值(该固定值大于两点之间的距离)的点集(这两个固定点也称为椭圆的焦点,焦点之间的距离称为焦距);2.从平面到定点的距离与到固定直线的距离之比是常数(定点不在固定直线上,常数是小于1的正数)的点集(定点是椭圆的焦点,直线称为椭圆的准线)。
2.这两个定义相当于标准方程。在平面直角坐标系中,高中课本用一个方程描述椭圆。椭圆的标准方程是:x ^ 2/a ^ 2+y ^ 2/b ^ 2 = 1,其中a》0且b》0。
3.A和B中较大的一个是椭圆的长半轴,较短的一个是短半轴(椭圆有两个对称轴,被椭圆切割后有两条线段,分别称为椭圆的长半轴和短半轴)。当A》B时,焦点在X轴上,焦距为2 *(A ^ 2-B ^ 2)0.5,准线方程为X = A。
4.椭圆可以看作是圆在某一方向上的延伸。其参数方程为:x=acosθ,y=bsinθ公式。椭圆的面积公式为S =π(pi)×a×b(其中a和b分别是椭圆的长轴和短轴的长度)。或S =π(pi)×a×b/4(其中a)
5.椭圆周长(L)的精确计算需要积分或无穷级数的求和。
6.L = 4a * sqrt(1-E sin t)的(0-pi/2)积分,其中A是椭圆的长轴,E是偏心率椭圆的偏心率公式e=c/a,椭圆的准线方程X =+-A ^ 2/c,通过右焦点的椭圆半径,通过左焦点的r=a-ex。
7.例如,如果切割圆柱体以获得横截面,则证明它是椭圆(使用上面的第一个定义):从圆柱体的两端向中间挤压与圆柱体半径相同的两个半球,当它们接触横截面时停止,那么将获得两个公共点。显然,它们是横截面和球的切点。
8.让两点成为FF2。对于横截面上的任意一点P,如果母线QQ2穿过P并变成圆柱,则当与球和圆柱相切的大圆分别与QQ2相交时,PF1=PQPF2=PQ2,因此由定义1可知PF1+PF2=Q1Q2:横截面是椭圆,同样的方法用于聚焦FF2。还可以证明圆锥体的斜切面(不穿过底部)是一个具有某些光学性质的椭圆:椭圆的镜面(以椭圆的长轴为轴将椭圆旋转180度形成的三维图形,其外表面全部做成反射面,是空心的)可以将一个焦点发出的光全部反射到另一个焦点;椭圆形透镜(部分截面为椭圆形)具有会聚光线的功能(也称为凸透镜)。老花镜、放大镜、远视眼镜都是这种镜片(这些光学性质可以用反证法证明)。关于圆锥曲线的一些历史:圆锥曲线的发现和研究始于古希腊。
9.几何大师如欧几里德、阿基米德、阿波罗尼奥斯、帕普斯等。都热衷于圆锥曲线的研究,都有关于其几何性质的专著。其中,阿波罗尼奥斯写的八卷圆锥曲线是古希腊几何的杰作。
10.当时对这种简单而完美的曲线的研究纯粹是从几何角度出发,讨论的是与圆密切相关的曲线;它们的几何形状是圆的几何形状的自然延伸。在当时,这是一个纯粹的概念探索,并没有预期或期望它们会真正在自然的基本结构中发挥重要作用。
11.直到16世纪和17世纪之交,开普勒发现了行星运动三定律,行星围绕太阳的轨道是一个以太阳为焦点的椭圆。
12.开普勒三大定律是现代科学的重大突破,它不仅开启了天文学的新纪元,也是牛顿万有引力定律的根源。
13.由此可见,圆锥曲线不仅是几何学家喜欢的简单事物,也是自然基本定律中自然选择的精华之一。
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