Что характеризует эксцентриситет эллипса

Эксцентриситет

Эксцентрисите́т — числовая характеристика конического сечения, показывающая степень его отклонения от окружности. Обычно обозначается “” или “”.

Эксцентриситет инвариантен относительно движений плоскости и преобразований подобия.

Содержание

Определение

Все невырожденные конические сечения, кроме окружности, можно описать следующим способом:

Выберем на плоскости точку и прямую и зададим вещественное число 0″ border=»0″ />. Тогда геометрическое место точек , для которых отношение расстояний до точки и до прямой равно раз, является коническим сечением. То есть, если есть проекция на то

Связанные определения

Свойства

Литература

Полезное

Смотреть что такое «Эксцентриситет» в других словарях:

ЭКСЦЕНТРИСИТЕТ — (обозначение е), один из элементов орбиты. Указывает, насколько эллиптическая ОРБИТА небесного тела отличается от круговой. Эксцентриситет вычисляют, разделив расстояние между двумя фокусами эллипса на длину главной оси. Эксцентриситет круга… … Научно-технический энциклопедический словарь

ЭКСЦЕНТРИСИТЕТ — орбиты один из элементов орбиты небесных светил, характеризующий ее форму. Птолемей первый использовал термин для описания орбит планет вокруг Солнца, рассматривая Землю как центральную точку наблюдения. Он исходил из двух допущений: первое, что… … Астрологическая энциклопедия

эксцентриситет — эллиптичность; расстояние, эксцентрицитет Словарь русских синонимов. эксцентриситет сущ., кол во синонимов: 3 • дезаксиал (1) • … Словарь синонимов

ЭКСЦЕНТРИСИТЕТ — число, равное отношению расстояния от любой точки кривой 2 го порядка до (см.) к расстоянию от этой точки до соответствующей (см.). Эксцентриситет окружности равен нулю, эллипса меньше единицы, параболы равен единице, гиперболы больше единицы … Большая политехническая энциклопедия

ЭКСЦЕНТРИСИТЕТ — конического сечения число, равное отношению расстояния от точки конического сечения до фокуса к расстоянию от этой точки до соответствующей директрисы … Большой Энциклопедический словарь

ЭКСЦЕНТРИСИТЕТ — в технике см. Эксцентрик … Большой Энциклопедический словарь

эксцентриситет — I конического сечения, число, равное отношению расстояния от точки конического сечения до фокуса к расстоянию от этой точки до соответствующей директрисы. II в технике, см. Эксцентрик … Энциклопедический словарь

ЭКСЦЕНТРИСИТЕТ — (Eccentricity) расстояние от центра эксцентрика до центра вала. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское Издательство НКВМФ Союза ССР, 1941 … Морской словарь

ЭКСЦЕНТРИСИТЕТ — 1) расстояние между центром вращающейся оси и центром диска эксцентрика, насаженного на эту ось; 2) расстояние между направлением силы, приложенной к телу, и осью, проходящей через центры тяжести поперечных сечений тела. В таком случае говорят,… … Технический железнодорожный словарь

эксцентриситет — В сопротивлении материалов расстояние от центра тяжести сечения бруса до точки приложения равнодействующей сжимающих или растягивающих сил [Терминологический словарь по строительству на 12 языках (ВНИИИС Госстроя СССР)] Тематики строительная… … Справочник технического переводчика

Источник

Эксцентриситет (математика)

Эксцентрисите́т (обозначается “ e ” или “ε”) — числовая характеристика конического сечения, показывающая степень его отклонения от окружности.

Эксцентриситет инвариантен относительно движений плоскости и преобразований подобия.

Определение

Все невырожденные конические сечения, кроме окружности, можно описать следующим способом:

В зависимости от эксцентриситета, получится:

Другие определения

Так же для эллипса и гиперболы эксцентриситет ещё можно определить как отношение расстояний между фокусами к большей или действительной оси.

Литература

Полезное

Смотреть что такое «Эксцентриситет (математика)» в других словарях:

Гипербола (математика) — У этого термина существуют и другие значения, см. Гипербола. Гипербола и её фокусы … Википедия

Коническое сечение — Конические сечения: окружность, эллипс, парабола (плоскость сечения параллельна образующей конуса) … Википедия

Конические сечения — Конические сечения: окружность, эллипс, парабола (плоскость сечения параллельна образующей конуса), гипербола. Коническое сечение или коника есть пересечение плоскости с круговым конусом. Существует три главных типа конических сечений: эллипс,… … Википедия

Фокус (в математике) — Конические сечения: окружность, эллипс, парабола (плоскость сечения параллельна образующей конуса), гипербола. Коническое сечение или коника есть пересечение плоскости с круговым конусом. Существует три главных типа конических сечений: эллипс,… … Википедия

Эллипс — Не следует путать с Эллипсис. Эллипс, его фокусы и главные оси … Википедия

Малая полуось — Не следует путать с термином «Эллипсис». Эллипс и его фокусы Эллипс (др. греч. ἔλλειψις недостаток, в смысле недостатка эксцентриситета до 1) геометрическое место точек M Евклидовой плоскости, для которых сумма расстояний от двух данных точек F1… … Википедия

Эллипс (геометрич.) — Не следует путать с термином «Эллипсис». Эллипс и его фокусы Эллипс (др. греч. ἔλλειψις недостаток, в смысле недостатка эксцентриситета до 1) геометрическое место точек M Евклидовой плоскости, для которых сумма расстояний от двух данных точек F1… … Википедия

Гиппарх — Для этой статьи не заполнен шаблон карточка. Вы можете помочь проекту, добавив его … Википедия

Глоссарий теории графов — Эта страница глоссарий. См. также основную статью: Теория графов Здесь собраны определения терминов из теории графов. Курсивом выделены ссылки на термины в этом словаре (на этой странице) … Википедия

Астрономия — (от греческих слов άστρον, светило, и νόμος, закон) наука о небесных светилах. В обширном значении этого слова А. включает в себе исследование всего того, что можно знать о небесных светилах: солнце, луне, планетах, кометах, падающих звездах,… … Энциклопедический словарь Ф.А. Брокгауза и И.А. Ефрона

Источник

Содержание:

Из определения уравнения фигуры следует, что фигура Ф состоит только из тех точек плоскости, координаты которых являются решениями уравнения , т.е. уравнение фигуры задает эту фигуру.

Возможны два вида задач:

Первая задача сводится к построению графика уравнения и решается, чаще всего, методами математического анализа.

Для решения второй задачи, как следует из определения уравнения фигуры, достаточно:

Эллипс

Эллипсом называется линия, состоящая из всех точек плоскости, для каждой из которых сумма расстояний до двух данных точек , есть величина постоянная (большая, чем расстояние между ).

Если а =Ь, то уравнение (7.3) можно переписать в виде:

(7.5)

Это уравнение окружности с центром в начале координат. Эллипс (3) можно получить из окружности (4) сжатием плоскости к оси Ох. Пусть на плоскости выбрана прямоугольная система координат Оху. Тогда преобразование, переводящее произвольную точку М(х,у) в точку координаты которой задаются формулами будет окружность (4) переводить в эллипс, заданный соотношением

Число называется эксцентриситетом эллипса. Эксцентриситет характеризует форму эллипса: чем ближе к нулю, тем больше эллипс похож на окружность; при увеличении становится более вытянутым

Директрисы обладают следующим свойством: отношение расстояния г любой точки эллипса от фокуса к ее расстоянию d до соответствующей директрисы есть величина постоянная, равная эксцентриситету, т.е.

Гипербола

Гиперболой называется линия, состоящая из всех точек плоскости, модуль разности расстояний от которых до двух данных точек есть величина постоянная (не равная нулю и меньшая, чем расстояние между ).

Тогда А расстояние Подставив в формулу r=d, будем иметь. Возведя обе части равенства в квадрат, получим

или

(9.4.1)

Уравнение (9.4.1)- каноническое уравнение параболы. Уравнения также определяют параболы.

Легко показать, что уравнение , определяет параболу, ось симметрии которой перпендикулярна оси абсцисс; эта парабола будет восходящей, если а > 0 и нисходящей, если а О. Для этого выделим полный квадрат:

и сделаем параллельный перенос по формулам

Пример:

Кривые второго порядка на плоскости

Кривой второго порядка называется фигура на плоскости, задаваемая в прямоугольной системе координат уравнением второй степени относительно переменных х и у:

где коэффициенты А, В и С не равны одновременно нулю

Любая кривая второго порядка на плоскости принадлежит к одному из типов: эллипс, гипербола, парабола, две пересекающиеся прямые, 2 параллельные прямые, прямая, точка, пустое множество.

Кривая второго порядка принадлежит эллиптическому типу, если коэффициент В равен нулю: В=0, а коэффициенты А и С имеют одинаковые знаки: АС>0.

Кривая второго порядка принадлежит гиперболическому типу, если коэффициент В равен нулю: В=0, а коэффициенты А и С имеют противоположные знаки: АС 2с. Точка М(х,у) принадлежит эллипсу тогда и только тогда, когда ее координаты удовлетворяют уравнению

которое называют каноническим уравнением эллипса.

Число а называют большей полуосью эллипса, число — мень-

Замечание. Каноническое уравнение эллипса можно рассматривать и в случае b>а. Оно определяет эллипс с большей полуосью b, фокусы которого лежат на оси Оу.

В случае а=b каноническое уравнение эллипса принимает вид и определяет окружность радиуса а с центром в начале координат.

Эксцентриситетом эллипса называется отношение фокусного расстояния к длине большей оси.

Так, в случае а>b эксцентриситет эллипса выражается формулой:

Эксцентриситет изменяется от нуля до единицы и характеризует форму эллипса. Для окружности Чем больше эксцентриситет, тем более вытянут эллипс.

Пример:

Показать, что уравнение

является уравнением эллипса. Найти его центр, полуоси, вершины, фокусы и эксцентриситет. Построить кривую.

Решение:

Дополняя члены, содержащие х и у соответственно, до полных квадратов, приведем данное уравнение к каноническому виду:

— каноническое уравнение эллипса с центром в точке большей полуосью а=3 и меньшей полуосью

Найдем эксцентриситет эллипса:

Для вычисления вершин и фокусов удобно пользовать новой прямоугольной системой координат, начало которой находится в точке а оси параллельны соответственно осям Ох, Оу и имеют те же направления (осуществили преобразование параллельного переноса). Тогда новые координаты точки будут равны ее старым координатам минус старые координаты нового начала, т.е.

В новой системе координат координаты вершин и фокусов гиперболы будут следующими:

Переходя к старым координатам, получим:

Построим график эллипса.

Задача решена.

Гиперболой называется множество всех точек плоскости, для которых модуль разности расстояний до двух данных точек, называемых фокусами, есть величина постоянная, меньшая расстояния между фокусами.

Так же, как и для эллипса, геометрическое свойство точек гиперболы выразим аналитически. Расстояние между фокусами назовем фокусным расстоянием и обозначим через 2с. Постоянную величину обозначим через 2а: 2а

При копировании любых материалов с сайта evkova.org обязательна активная ссылка на сайт www.evkova.org

Сайт создан коллективом преподавателей на некоммерческой основе для дополнительного образования молодежи

Сайт пишется, поддерживается и управляется коллективом преподавателей

Whatsapp и логотип whatsapp являются товарными знаками корпорации WhatsApp LLC.

Cайт носит информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, которая определяется положениями статьи 437 Гражданского кодекса РФ. Анна Евкова не оказывает никаких услуг.

Источник

05.2. Эксцентриситет и директрисы конических сечений

Эксцентриситет и директрисы конических сечений

Изучение кривых второго порядка окажется неполным, если обойти вниманием некоторые их замечательные свойства, используемые в разнообразных приложениях.

Для эллипса, отличного от окружности, а также для гиперболы и параболы обнаруживается универсальное свойство: существует прямая, называемая директрисой (в зависимости от типа кривой их может быть одна или две), для которой отношение расстояния от точек этих кривых до фокуса к расстоянию до отвечающей этому фокусу директрисы есть величина постоянная.

Как известно, в частном случае это свойство справедливо для параболы согласно ее определению. Покажем также справедливость данного свойства для эллипса и гиперболы. Введем предварительно в рассмотрение параметр, характеризующий форму эллипса и гиперболы.

Эксцентриситетом эллипса (гиперболы) будем называть величину

(5.8)

Где с – половина фокусного расстояния эллипса (гиперболы), а – длина большей полуоси эллипса (длина действительной полуоси гиперболы).

Учитывая, что половина фокусного расстояния с и длины полуосей связаны известными соотношениями:

Для эллипса

Для гиперболы

Получим формулы вычисления эксцентриситета этих кривых по параметрам канонических уравнений:

для эллипса (5.9)

для гиперболы (5.10)

Очевидно, что эксцентриситет эллипса меньше единицы, а эксцентриситет гиперболы – больше единицы. Если длины полуосей эллипса близки друг к другу, то его эксцентриситет неограниченно приближается к нулю, а эллипс – к окружности.

Эксцентриситет эллипса характеризует его «сплюснутость»: чем он ближе к единице, тем более эллипс «вытянут» вдоль оси абсцисс. На рис. 5.12 показано семейство эллипсов, у которых при постоянной длине большой полуоси а малая полуось меняется.

Рис. 5.12. Влияние величины эксцентриситета
на форму эллипса.

Как по заданным длинам полуосей а и b с помощью циркуля и линейки найти фокусы гиперболы?

Изобразите семейство гипербол, у которых мнимая ось постоянна, а действительная полуось а меняется.

Эксцентриситет гиперболы также характеризует «сплюснутость» кривой. Ветви гиперболы расположены между асимптотами

и

Если действительная ось гиперболы совпадает с осью Ох (рис. 5.13), то величина угла между асимптотами будет уменьшаться с уменьшением b при постоянном a, и чем меньше отношение для гиперболы, тем меньше ее эксцентриситет е. На рис. 5.13 показано семейство гипербол, у которых при постоянной длине действительной полуоси a малая полуось b меняется.

Рис. 5.13. Влияние величины эксцентриситета
на форму гиперболы.

При определении параболы мы уже столкнулись с описанием этого геометрического места точек с помощью вспомогательной прямой, называемой директрисой. Такая прямая полезна также при изучении свойств эллипса и гиперболы. Более того, сами понятия эллипса и гиперболы могут быть введены через описание их свойств по отношению к директрисам и фокусам.

Будем называть директрисами эллипса, у которого большая полуось расположена вдоль оси Ох, прямые

.

Эти прямые расположены (рис.5.14) вне эллипса (так как ) на одинаковом расстоянии от его центра перпендикулярно оси Ох.

Рис. 5.14. Директрисы эллипса.

Точки эллипса обладают интересным свойством, которое мы сформулируем в виде теоремы.

ТЕОРЕМА 1. Для любой точки эллипса отношение ее расстояния до фокуса к расстоянию до
Соответствующей директрисы равно эксцентриситету.

Пусть d1 и d2 – расстояния от произвольной точки эллипса до директрис и соответственно (рис. 5.15). Расстояние от этой точки до фокуса будет , а до фокуса =, где, как известно, и – фокальные радиусы. Теорема утверждает:

Ранее уже получено: . Учитывая, что , будем иметь:

.

Так как директрисы перпендикулярны главной оси эллипса, то расстояния d1 и d2 находятся как длины отрезков, параллельных оси Ох:

Рис. 5.15. Расстояния от точки эллипса до фокуса
и соответствующей директрисы.

Что и требовалось доказать.

Директрисы для гиперболы вводятся так же, как и для эллипса.

Будем называть директрисами гиперболы, у которой действительная ось расположена на оси Ох, прямые

Эти прямые располагаются (рис. 5.16) между ветвями гиперболы (так как ) на расстоянии от ее центра перпендикулярно оси Ох.

Рис. 5.16. Директрисы гиперболы.

Докажем теорему, отражающую свойства директрис гиперболы.

ТЕОРЕМА 2. Для любой точки М(Х,У) гиперболы отношение ее расстояния до фокуса к расстоянию до соответствующей директрисы равно эксцентриситету е.

Для доказательства теоремы следует выделить четыре случая:

1. Точка располагается на левой ветви гиперболы, при этом рассматриваются фокус и директриса .

2. Точка находится на левой ветви гиперболы, при этом берутся фокус и директриса .

3. Точка принадлежит правой части гиперболы, при этом рассматриваются фокус и директриса .

4. Точка взята на правой ветви гиперболы, при этом используются фокус и директриса .

Рассуждения во всех этих случаях аналогичны. Выделим один из них, например, четвертый (рис. 5.17).

Рис. 5.17. Свойства директрис и фокусов гиперболы.

Такой же результат мы получим в трех других случаях, что и доказывает теорему.

Сформулируем без доказательства теорему, которая позволяет по-новому определить эллипс и гиперболу.

ТЕОРЕМА 3. Геометрическое место точек М, для которых отношение е модуля радиус-вектора к расстоянию d точек М до заданной прямой есть величина постоянная, является эллипсом при и гиперболой при .

Точка F называется фокусом кривой, радиус-вектор –фокальным радиус–вектором, а упомянутая прямая – директрисой.

Таким образом, есть векторное уравнение эллипса при , либо гиперболы, если , а для оно определяет параболу.

Постройте семейство кривых при фиксированном е и различных d.

Полученный результат означает, что задание параметров e и d однозначно определяет эллипс, гиперболу, параболу.

Эллипс, гипербола и парабола, как уже отмечалось, могут быть получены путем конических сечений. Обоснование этому дает следующая теорема, которую мы приводим также без доказательства.

ТЕОРЕМА 4. Для всякой линии, будь то эллипс (включая окружность), гипербола или парабола, может быть найден такой круговой конус и такая плоскость, что пересечением конуса с этой плоскостью будет являться именно данная кривая.

Связь между этими линиями имеет и алгебраическое обоснование: все они задаются уравнениями второй степени. Можно доказать, что в любой прямоугольной системе координат уравнения таких кривых имеют вид

Где A, B,C, D,E и F – числа, причем

Каков геометрический смысл этого условия?

Справедливо и обратное утверждение: любое алгебраическое уравнение второй степени

Каким будет геометрический образ этого уравнения, когда левая его часть раскладывается на множители?

Определяет эллипс, гиперболу или параболу, если только левая часть уравнения не раскладывается на множители.

Вот почему для эллипса, гиперболы и параболы используется обобщающее название: кривые второго порядка.

Источник