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
- 参数方程
- 面积图中 ≈ 5.027
- 周长 · 拉马努金近似图中 ≈ 8.277
- 焦点
- 离心率
a、b 是半轴长(a ≥ b),c 是中心到焦点的距离。
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
- 焦点位于 (±c, 0),其中 c² = a² − b²;离心率 e = c/a < 1。
- 面积恰为 πab;周长没有初等闭式,通常用拉马努金近似公式。
- 到两焦点的距离之和恒定:r₁ + r₂ = 2a。
- 反射性质:从一个焦点出发必到达另一个焦点。
- 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