CurvG
极坐标曲线

卡西尼卵形线Cassini oval

到两个焦点距离之积为 b² 的点:可能是一个卵形、一个 8 字,或两个分开的环。

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公式与关键数值

直角坐标方程
((x−c)2+y2)((x+c)2+y2)=b4\big((x-c)^2+y^2\big)\big((x+c)^2+y^2\big) = b^4
极坐标方程
r4−2c2r2cos⁡2θ=b4−c4r^4 - 2c^2r^2\cos 2\theta = b^4 - c^4
焦点
(±c, 0)(\pm c,\ 0)
到两焦点距离之积
r1r2=b2r_1 r_2 = b^2

焦点为 (±c, 0),图中 c = 1;b² 是到两焦点距离的乘积。

讲解视频

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01 · 定义

什么是卡西尼卵形线?

椭圆固定到两焦点的距离之和,卡西尼卵形线固定距离之积。Giovanni Domenico Cassini 在 1680 年提出这类曲线作为行星轨道模型;后来牛顿的引力理论支持了开普勒的椭圆。

焦点在 (±c, 0)、距离之积为 b² 时,形状只由 b 与 c 的比决定:b < c 时分成绕着两个焦点的两个环;b = c 时就是伯努利双纽线;b > c 时是一条闭曲线,b 小于 √2·c 时中间凹进去像花生,b ≥ √2·c 后变成凸的。

02 · 性质

关键性质

  1. 定义:到 (±c, 0) 两点的距离之积等于 b²。
  2. b < c 时是两个分开的环;b = c 时是伯努利双纽线;b > c 时是一条闭曲线。
  3. 单条闭曲线在 b ≥ √2·c 时恰好是凸的。
  4. 极坐标形式:r⁴ − 2c²r²·cos 2θ = b⁴ − c⁴。
  5. 对任意 b,曲线都关于两条坐标轴对称。

03 · 问答

关于卡西尼卵形线的常见问题

卡西尼卵形线的方程是什么?
直角坐标方程:((x-c)^2+y^2)((x+c)^2+y^2) = b^4;极坐标方程:r^4 - 2c^2r^2 cos 2θ = b^4 - c^4。焦点为 (±c, 0),图中 c = 1;b² 是到两焦点距离的乘积。

04 · 继续探索