橢圓弦長公式

橢圓弦長公式

數學公式
橢圓弦長公式是一個數學公式,關于直線與圓錐曲線相交求弦長,通用方法是将直線y=kx+b代入曲線方程,化為關于x(或關于y)的一元二次方程,設出交點坐标,利用韋達定理及弦長公式求出弦長。設而不求的思想方法對于求直線與曲線相交弦長是十分有效的,然而對于過焦點的圓錐曲線弦長求解利用這種方法相比較而言有點繁瑣,利用圓錐曲線定義及有關定理導出各種曲線的焦點弦長公式就更為簡捷。
  • 中文名:橢圓弦長公式
  • 坐标方程:r=ep/(1-ecosa)
  • 格式:y=kx b
  • 領域:數學
  • 方法:極坐标

釋義

關于直線與圓錐曲線相交求弦長,通用方法是将直線 代入曲線方程,化為關于x(或關于y)的一元二次方程,設出交點坐标,利用韋達定理及弦長公式 求出弦長,這種整體代換,設而不求的思想方法對于求直線與曲線相交弦長是十分有效的,然而對于過焦點的圓錐曲線弦長求解利用這種方法相比較而言有點繁瑣,利用圓錐曲線定義及有關定理導出各種曲線的焦點弦長公式就更為簡捷。

用極坐标方法

橢圓極坐标方程是:

其中e是橢圓離心率,p是焦點到對應準線的距離, 是弦與x軸所夾的角度

所以你要求的那個弦長就是

橢圓弦長公式

 若直線過焦點并知道傾斜角,則還可以使用

推導

設直線y=kx+b

代入橢圓的方程可得:x²/a²+ (kx+b)²/b²=1,

設兩交點為A、B,點A為(x1,y1),點B為(x2,y2)

則有AB=√ [(x1-x2)²+(y1-y2)²]

把y1=kx1+b.y2=kx2+b分别代入,

則有:

AB=√ [(x1-x2)²+(kx1-kx2)²

=√ [(x1-x2)²+k²(x1-x2)²]

=│x1-x2│ √ (1+k²) 同理可以證明:弦長=│y1-y2│√[(1/k²)+1]

直線和橢圓的交點(默認一定存在交點,且直線 A!=0,B!=0;)

直線:Ax+By+C=0;

橢圓:x^2/a^2+y^2/b^2=1;

求直線和橢圓的交點:

(B^2+(A^2*a^2)/b^2)*y^2 + 2*B*C*y+C^2-A^2*a^2=0;

令m=(B^2+(A^2*a^2)/b^2);

n=2*B*C;

p=C^2-A^2*a^2;

令m1=(A^2+(B^2*b^2)/a^2);

n1=2*AC;

p1=C^2-B^2*b^2;

得到y=(-n±√(b^2-4*m*p))/2*m;

當y=(-n-√(b^2-4*m*p))/2*m;x=(-n1-√(b1^2-4*m1*p1))/2*m1

當y=(-n+√(b^2-4*m*p))/2*m;x=(-n1+√(b1^2-4*m1*p1))/2*m1

延伸

此公式适用于所有圓錐曲線(橢圓、雙曲線和抛物線)

橢圓:

(1)焦點弦:A(x1,y1),B(x2,y2),AB為橢圓的焦點弦,M(x,y)為AB中點,則L=2a±2ex

(2)設直線;與橢圓交于P1(x1,y1),P2(x2,y2),且P1P2斜率為k,則

雙曲線:

(1)焦點弦:A(x1,y1),B(x2,y2),AB為雙曲線的焦點弦,M(x,y)為AB中點,則l=-2a±2ex

(2)設直線;與雙曲線交于P1(x1,y1),P2(x2,y2),且P1P2斜率為k,則

同上

抛物線:

(1)焦點弦:已知抛物線,A(x1,y1),B(x2,y2),AB為抛物線的焦點弦,則

(2)設直線;與抛物線交于P1(x1,y1),P2(x2,y2),且P1P2斜率為k,則同上

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