楕円(数学):それは何ですか、要素、方程式

THE 楕円 に分類される平面図形です 円錐形、彼女が セクションから取得できます 計画の コーンで. 楕円形の平らな図形を見つけることは、日常生活では非常に一般的です。 これらの星の軌道は楕円であるため、太陽の周りの惑星の動きを説明するために広く研究されてきました。

THE 解析幾何学 は、以下を含む代数的に幾何学的な形状を記述しようとする数学の分野です。 楕円は詳細に研究されています 解析幾何学で、その要素を考慮に入れた方程式を通してそれを記述することが可能です。 楕円の主な要素は次のとおりです。

  • 主軸

  • 短軸

  • 焦点距離

  • フォーカスF1 およびF2

楕円を、焦点Fまでのこれらの点の距離の合計が存在する点のセットとして定義します。1 そしてFに焦点を合わせる2 それは常に一定です。

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楕円とは何ですか?

私たちは楕円として知っています 平面と平面の間の断面によって形成される平面図形 円錐, 次のように:

楕円は円錐曲線です。
楕円は円錐曲線です。

楕円を作成するには、 あなたを知る必要があります 2つの焦点、F1 およびF2、および長軸の長さ。これは、Aで表される、下の画像の楕円の端を結ぶ線です。1 THE2.

主軸の長さは2aに等しいので、楕円はすべての点Pによって形成される曲線です。番号 ここで、ポイントから最初の焦点までの距離の合計(dP番号F1)ポイントから2番目の焦点までの距離(dP番号F2)は常に一定で、2aに等しくなります。

dP1F1 + dP1F2 = dP2F1 + P2F2 = dP3F1 + dP3F2 = dA1THE2 = 2番目

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楕円要素

楕円の形成を完全に理解するには、その各要素を知る必要があります。 それらは、焦点、中心、長軸、および短軸です。 それらに基づいて、楕円の重要な関係を追跡することが可能です。

  • 楕円の中心は点Oで表されます。

  • すでにFポイント1 およびF2 楕円の焦点を表します。

  • ポイントA1 そしてその2 は楕円の水平軸の端であり、点Bです。1 およびB2 その垂直軸の端です。

  • B間の距離1 およびB2 2b(短軸上の楕円の長さ)に等しい。

  • A間の距離1 そしてその2 2a(主軸上の楕円の長さ)に等しい。

  • F間の焦点距離1 およびF2 2cに等しい。

観察:Fのフォローアップを認識することが重要です

1B1 横軸の半分に等しい長さ、つまりdF1B1 = a。 したがって、三角形Aを分析するときに、重要なピタゴラスの関係を認識することもできます。1OB1. 彼は 直角三角形. したがって、適用することができます ピタゴラスの定理.

a²=b²+c²

楕円には別の可能性があります。これは、最長の軸が垂直軸である場合です。 この場合、要素は同じままです。

この場合、次のように、ピタゴラスの定理を適用することもできます。

b²=a²+c²

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楕円方程式

楕円の解析的研究は、 デカルト平面. 解析幾何学は、方程式を通じて、 平面ジオメトリ. したがって、いわゆる楕円方程式を介して図を記述することが可能です。

最初に、焦点がx軸またはy軸のいずれかに含まれている、つまり楕円の原点がデカルト平面の原点と一致している楕円の例を作成します。

この場合、主軸が垂直軸である場合と主軸が水平軸である場合の2つの可能性があります。

観察:焦点は常に最長軸に含まれるため、a> bの場合、焦点は横軸に含まれ、b> aの場合、焦点は縦軸に含まれます。

楕円の中心は、常にデカルト平面の原点にあるとは限りません。、これは、この場合の楕円方程式の開発と適応を妨げるものではありません。 楕円が原点からオフセットされている場合O(x0, y0)、その方程式は次のように記述できます。

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楕円の離心率

私たちは偏心として知っています理由 長さcと楕円の最長軸の半分の長さの間. 最長の軸が水平であると仮定すると、離心率は次のように計算されます。

楕円が縦軸にある場合、離心率は次のように計算されます。

THE 離心率は、楕円がどれほど平らであるかを示します、離心率の値が大きいほど、楕円は円に近くなります。 主軸の長さは常に焦点距離よりも長いため、結果としてc

楕円領域

楕円は丸みを帯びた形状であるため、その面積を計算するには、定数πを使用します。 また、水平方向の長さの半分と垂直方向の長さの半分の測定値なので、 するべき:

A =abπ

A:楕円の長さ
a:横軸の半分の長さ
b:縦軸の半分の長さ

:

楕円の面積を計算します。焦点は横軸にあり、最長軸は50 cm、最短軸は36cmです。

主軸が水平であるため、焦点が含まれています。 したがって、次のことを行う必要があります。

2番目= 50

a = 50/2

a = 25

そして、縦軸では、次のことを行う必要があります。

2b = 36

b = 36/2

b = 18

したがって、楕円の面積は次のように与えられます:

A =abπ

A = 25・18π

A =450πcm²

EとFは楕円の焦点です。
EとFは楕円の焦点です。

解決された演習

質問1 - 以下の楕円を分析する場合、その焦点距離を含む代替案は次のとおりです。

A)5
B)4√3
C)4
D)16
E)8√3

解決

代替E。

焦点距離は2cに等しく、さらにa = 8およびb = 6です。 焦点はx軸に含まれているため、次のことを行う必要があります。

焦点距離は2cに等しいので、2c =8√3になります。

質問2 - (IFB)原点を中心とし、座標軸の1つに焦点を合わせ、点(5、0)と(0、13)を通過する楕円を考慮して、楕円の焦点を決定します。

a)(13、0)および(-13、0)
b)(0、13)および(0、-13)
c)(12、0)および(-12、0)
d)(0、12)および(0、-12)
e)(5、0)および(-5、0)

解決

代替案D

ポイント(0、13)を通過することに注意してください。これは、b = 13を示し、ポイント(5.0)a = 5を通過することも示しています。 b> aであるため、次のことを行う必要があります。

b²=a²+c²
13²=5²+c²
169 = 25 +c²
169 – 25 =c²
144 =c²
c =√144
c = 12

bが大きいため、焦点は垂直軸、つまり(0、12)と(0、-12)にあります。

ラウル・ロドリゲス・デ・オリベイラ
数学の先生

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