圆锥曲线
圆锥曲线(也称圆锥截面):平切圆锥的截面。
你是否知道用不同的圆锥截面可以得到圆,椭圆,抛物线或双曲线?
因此这些曲线都是互相有关联的!
焦点!
这些曲线也可以用一条直线和一点(叫准线 和 焦点)来描述。
如果我们测量以下的距离:
- 从焦点到曲线上任何一点,和
- 从准线垂直到同一点,
这两个距离的比例是不变的。
- 如果是椭圆,比例小于 1
- 如果是抛物线,比例等于 1,所以两个距离是相等的。
- 如果是双曲线,比例大于 1
偏心率
上面讲的比例叫 "偏心率",所以我们可以说圆锥曲线是:
"所有这样的点:点到焦点的距离等于
偏心率乘以点到准线的距离"
如果:
- 0 <偏心率 < 1,曲线是椭圆,
- 偏心率 = 1,曲线是抛物线,
- 偏心率 > 1,曲线是双曲线。
圆的偏心率是零,所以偏心率表示曲线 "与圆有多大不同"。偏心率越大,曲线的弯度就越小。
正焦弦
正焦弦是穿过焦点而平行于准线的直线。它的长度是:
- 抛物线:四倍焦距
- 圆:直径
- 椭圆:2b2/a(a 和 b 是长轴和短轴的一半)。
这就是椭圆的长轴 和 短轴。
椭圆有一对焦点和准线(每边一个)。
一般方程
我们可以为这些曲线写一个方程。
因为曲线是平面曲线(虽然是从立体图形中切出来的),我们可以用笛卡尔("x" 和 "y")坐标。
但这些不是直线,所以只用 "x" 和 "y" 是不够的……我们要用高一级的幂:
- x2 和 y2,
- 和 x(无 y)、y(无 x),
- x 和 y 一起(xy)
- 和一个常数项.
好了,这就够了!
每项还需要个系数(A、B、C 等)……
圆锥曲线的一般方程,通用于所有圆锥曲线,是:
从这一个方程我们可以得到圆、椭圆、抛物线和双曲线……但这比较高级,容我们稍后再谈,