CurvG
圆锥曲线

椭圆Ellipse

到两焦点距离之和恒定的点的轨迹——行星轨道的真实形状。

调节参数

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公式与关键数值

直角坐标方程
x2a2+y2b2=1\frac{x^2}{a^2} + \frac{y^2}{b^2} = 1
参数方程
x=acos⁡tx = a\cos t
y=bsin⁡ty = b\sin t
面积图中 ≈ 5.027
A=πabA = \pi ab
周长 · 拉马努金近似图中 ≈ 8.277
L≈π[3(a+b)−(3a+b)(a+3b)]L \approx \pi\left[3(a + b) - \sqrt{(3a + b)(a + 3b)}\right]
焦点
(±c, 0),c2=a2−b2(\pm c,\ 0),\quad c^2 = a^2 - b^2
离心率
e=ca<1e = \frac{c}{a} < 1

a、b 是半轴长(a ≥ b),c 是中心到焦点的距离。

讲解视频

把椭圆做成讲解视频

带着图中的参数打开视频模板。片中每个数都在渲染前算好,可选横屏或竖屏。

开始制作

01 · 定义

什么是椭圆?

椭圆是到两个焦点距离之和恒为 2a 的点的集合——"两钉一线"画椭圆的方法正源于此。把圆沿一个方向均匀压扁就得到椭圆,参数方程 x = a·cos t、y = b·sin t 说的就是这件事。

开普勒 1609 年的第一定律让椭圆成为天空中最重要的曲线:每颗行星都沿椭圆绕太阳运行,太阳位于其中一个焦点。它的反射性质——从一个焦点发出的信号会聚到另一个焦点——造就了回音廊,也用于击碎肾结石的体外冲击波碎石机。

02 · 性质

关键性质

  1. 焦点位于 (±c, 0),其中 c² = a² − b²;离心率 e = c/a < 1。
  2. 面积恰为 πab;周长没有初等闭式,通常用拉马努金近似公式。
  3. 到两焦点的距离之和恒定:r₁ + r₂ = 2a。
  4. 反射性质:从一个焦点出发必到达另一个焦点。
  5. a = b(e = 0)的特例是圆。

03 · 问答

关于椭圆的常见问题

椭圆的方程是什么?
直角坐标方程:(x^2)/(a^2) + (y^2)/(b^2) = 1;参数方程:x = a cos t,y = b sin t。a、b 是半轴长(a ≥ b),c 是中心到焦点的距离。
椭圆的周长是多少?
周长(拉马努金近似):L ≈ π[3(a + b) - √((3a + b)(a + 3b))]。a、b 是半轴长(a ≥ b),c 是中心到焦点的距离。
椭圆的面积是多少?
面积:A = π ab。a、b 是半轴长(a ≥ b),c 是中心到焦点的距离。

04 · 实验

交互实验

05 · 继续探索