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Lösung - Eigenschaften von Ellipsen

Gleichung in Standardform x21123+y256=1
\frac{x^2}{\frac{112}{3}}+\frac{y^2}{56}=1
Zentrum (0;0)
(0; 0)
Radius der Hauptachse 7,483
7,483
Vertex_1 (0;7.483)
(0; 7.483)
Vertex_2 (0;7.483)
(0; -7.483)
Radius der kleinen Achse 6,11
6,11
Neben-Vertex_1 (6.11;0)
(6.11; 0)
Neben-Vertex_2 (6.11;0)
(-6.11; 0)
Brennweite 4,32
4,32
Brennpunkt_1 (0;4.32)
(0; 4.32)
Brennpunkt_2 (0;4.32)
(0; -4.32)
Fläche 45,721π
45,721π
x-Achsenabschnitte (6.11;0),(6.11;0)
(6.11; 0), (-6.11; 0)
y-Achsenabschnitte (0;7.483),(0;7.483)
(0; 7.483), (0; -7.483)
Exzentrizität 0,577
0,577

Andere Lösungsmöglichkeiten

Eigenschaften von Ellipsen

Schritt-für-Schritt-Erklärung

1. Finde die Standardform

Um die Standardform einer Ellipse zu finden, mache die rechte Seite der Gleichung gleich 1 :

3x2+2y2=112

Dividiere beide Seiten der Gleichung durch 112

3x2112+2y2112=112112

Vereinfache den Ausdruck

3112x2+156y2=1

x21123+y256=1

Da der Nenner von y (56) größer ist als der Nenner von x (1123), stellt er die Hauptachse dar (56=a2), was diese Gleichung zu einer Ellipsengleichung in Vertikalform macht:
(x-h)2b2+(y-k)2a2=1

2. Finde das Zentrum

h stellt den x-Versatz vom Ursprung dar.
k stellt den y-Versatz vom Ursprung dar.
Um die Werte von h und k zu finden, benutze die Standardform der vertikalen Ellipse:
(x-h)2b2+(y-k)2a2=1

x21123+y256=1
h=0
k=0
Mittelpunkt: (0,0)

3. Finde den Radius der Hauptachse

a stellt den längeren Radius der Ellipse dar, der gleich der Hälfte der Hauptachse ist.
Dies wird die Halb-Hauptachse genannt.
Um den Wert von a zu finden, verwende die Standardform der vertikalen Ellipse:
(x-h)2b2+(y-k)2a2=1

x21123+y256=1
a2=56
Nehme die Quadratwurzel von beiden Seiten der Gleichung:
a=7,483

Weil a eine Entfernung darstellt, hat es nur einen positiven Wert.

4. Finde die Scheitelpunkte

Bei einer vertikalen Ellipse verläuft die Hauptachse parallel zur y-Achse und durchläuft die Scheitelpunkte der Ellipse. Bestimme die Scheitelpunkte, indem du a zur y-Koordinate (k) des Zentrums addierst und subtrahierst.

Um Vertex_1 zu finden, addiere a zur y-Koordinate (k) des Mittelpunktes:
Vertex_1: (h,k+a)
Mittelpunkt: (h,k)=(0,0)
h=0
k=0
a=7.483
Vertex_1: (0,0+7.483)
Vertex_1: (0;7.483)

Um Vertex_2 zu finden, subtrahiere a von der y-Koordinate (k) des Mittelpunktes:
Vertex_2: (h,ka)
Mittelpunkt: (h,k)=(0;0)
h=0
k=0
a=7,483
Vertex_2: (0,07,483)
Vertex_2: (0;7,483)

5. Finde den Radius der Nebenachse

b stellt den kürzeren Radius der Ellipse dar, der gleich die Hälfte der kleinen Achse ist. Dies wird auch als Halbkleinachse bezeichnet.
Um den Wert von b zu finden, verwenden Sie die Standardform für senkrechte Ellipsen:
(x-h)2b2+(y-k)2a2=1

x21123+y256=1
b2=1123
Ziehen Sie die Quadratwurzel von beiden Seiten der Gleichung:
b=6,11
Da b eine Distanz repräsentiert, hat es nur einen positiven Wert.

6. Finde die Nebenachsen

Bei einer senkrechten Ellipse verläuft die kleine Achse parallel zur x-Achse und geht durch die Nebenachsen der Ellipse.
Finden Sie die Nebenachsen, indem Sie zu der x-Koordinate (h) des Zentrums b addieren und subtrahieren.

Um Nebenachse_1 zu finden, fügen Sie b zu der x-Koordinate (h) des Zentrums hinzu:
Nebenachse_1: (h+b,k)
Zentrum: (h,k)=(0;0)
h=0
k=0
b=6,11
Nebenachse_1: (0+6,11,0)
Nebenachse_1: (6,11;0)

Um Nebenachse_2 zu finden, subtrahieren Sie b von der x-Koordinate (h) des Zentrums:
Nebenachse_2: (hb,k)
Zentrum: (h,k)=(0;0)
h=0
k=0
b=6,11
Nebenachse_2: (06,11,0)
Nebenachse_2: (6,11;0)

7. Berechne die Brennweite

Die Brennweite ist der Abstand vom Zentrum der Ellipse zu jedem Brennpunkt und wird in der Regel durch f dargestellt.

Um f zu finden, verwenden Sie die Formel:
f=a2-b2
a2=56
b2=1123
Stecken Sie a2 und b2 in die Formel und vereinfachen Sie:

f=56-1123

f=563

f=4,32

Weil f eine Entfernung darstellt, hat es nur einen positiven Wert.

8. Finde die Brennpunkte

Bei einer vertikalen Ellipse verläuft die Hauptachse parallel zur y-Achse und durch die Brennpunkte.
Finden Sie die Brennpunkte, indem Sie zu der y-Koordinate (k des Zentrums f addieren und subtrahieren.

Um Fokus_1 zu finden, addiere f zur y-Koordinate (k) des Zentrums:
Fokus_1: (h,k+f)
Zentrum: (h,k)=(0;0)
h=0
k=0
f=4,32
Fokus_1: (0,0+4,32)
Fokus_1: (0;4,32)

Um Fokus_2 zu finden, ziehe f von der y-Koordinate (k) des Zentrums ab:
Fokus_2: (h,kf)
Zentrum: (h,k)=(0;0)
h=0
k=0
f=4,32
Fokus_2: (0,04,32)
Fokus_2: (0;4,32)

9. Berechne die Fläche

Verwenden Sie die Formel für den Flächeninhalt einer Ellipse, um den Flächeninhalt der Ellipse zu ermitteln:
π·a·b
a=7,483
b=6,11
Setzen Sie a und b in die Formel ein und vereinfachen Sie:

π·7,483·6,11

π·45,721

Die Fläche entspricht 45,721π

10. Finde die x- und y-Achsenabschnitte

Um die x-Schnittpunkt(e) zu finden, setzen Sie 0 für y in die Standardgleichung der Ellipse ein und lösen Sie die sich ergebende quadratische Gleichung für x.
Klicken Sie hier für eine Schritt-für-Schritt Erklärung der quadratischen Gleichung.

x21123+y256=1

x21123+0256=1

x1=6,11

x2=6,11

Um die y-Schnittpunkt(e) zu finden, setzen Sie 0 für x in die Standardgleichung der Ellipse ein und lösen Sie die sich ergebende quadratische Gleichung für y.
Klicken Sie hier für eine Schritt-für-Schritt Erklärung der quadratischen Gleichung.

x21123+y256=1

021123+y256=1

y1=7,483

y2=7,483

11. Bestimme die Exzentrizität

Um die Exzentrizität zu finden, verwenden Sie die Formel:
a2-b2a
a2=56
b2=1123
a=7,483
Setzen Sie a2 , b2 und a in die Formel ein:

56-11237,483

5637,483

4,327,483

0,577

Die Exzentrizität entspricht 0,577

12. Grafik

Warum sollte ich das lernen?

Wenn du eine Karotte quer zum Korn halbierst (so: =|> ), wäre der resultierende Querschnitt kreisförmig und daher relativ einfach zu messen. Aber was ist, wenn du die gleiche Karotte quer zum Korn in einem Winkel schneidest (so: =/> )? Die resultierende Form wäre eher eine Ellipse, und es wäre etwas schwieriger, sie zu messen als einen einfachen Kreis. Aber warum müsstest du überhaupt den Querschnitt einer Karotte messen?
Nun... wahrscheinlich würdest du das nicht tun, aber solche Vorkommen von Ellipsen in der Natur sind tatsächlich ziemlich häufig, und es kann in vielen verschiedenen Kontexten nützlich sein, sie aus einer mathematischen Perspektive zu verstehen. Disziplinen wie Kunst, Design, Architektur, Ingenieurwesen und Astronomie verlassen sich zu Zeiten auf Ellipsen, von der Porträtmalerei, über den Hausbau, bis zur Messung der Umlaufbahn von Monden, Planeten und Kometen.

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