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Lösung - Eigenschaften von Ellipsen

Gleichung in Standardform x29+y24=1
\frac{x^2}{9}+\frac{y^2}{4}=1
Zentrum (0;0)
(0; 0)
Radius der Hauptachse 3
3
Vertex_1 (3;0)
(3; 0)
Vertex_2 (3;0)
(-3; 0)
Radius der kleinen Achse 2
2
Neben-Vertex_1 (0;2)
(0; 2)
Neben-Vertex_2 (0;2)
(0; -2)
Brennweite 2,236
2,236
Brennpunkt_1 (2.236;0)
(2.236; 0)
Brennpunkt_2 (2.236;0)
(-2.236; 0)
Fläche 6π
x-Achsenabschnitte (3;0),(3;0)
(3; 0), (-3; 0)
y-Achsenabschnitte (0;2),(0;2)
(0; 2), (0; -2)
Exzentrizität 0,745
0,745

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 :

4x2+9y2=36

Dividiere beide Seiten der Gleichung durch 36

4x236+9y236=3636

Vereinfache den Ausdruck

19x2+14y2=1

x29+y24=1

Da der Nenner von x (9) größer ist als der Nenner von y (4), stellt er die Hauptachse dar (9=a2), was diese Gleichung zu einer Ellipsengleichung in Horizontalform macht:
(x-h)2a2+(y-k)2b2=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, verwenden Sie die Standardform der horizontalen Ellipse:
(x-h)2a2+(y-k)2b2=1

x29+y24=1
h=0
k=0
Zentrum: (0,0)

3. Finde den Radius der Hauptachse

a steht für den längeren Radius der Ellipse, der der Hälfte der Hauptachse entspricht. Dies nennt man die Halb-Hauptachse.
Um den Wert von a zu finden, verwenden Sie die Standardform einer Horizontalellipse:
(x-h)2a2+(y-k)2b2=1

x29+y24=1
a2=9
Nehmen Sie die Quadratwurzel von beiden Seiten der Gleichung:
a=3

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

4. Finde die Scheitelpunkte

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

Um Scheitelpunkt_1 zu finden, addiere a zur x-Koordinate (h) des Zentrums:
Scheitelpunkt_1: (h+a,k)
Zentrum: (h,k)=(0,0)
h=0
k=0
a=3
Scheitelpunkt_1: (0+3,0)
Scheitelpunkt_1: (3;0)

Um vertex_2 zu finden, subtrahieren Sie a von der x-Koordinate (h) des Zentrums:
Vertex_2: (ha,k)
Zentrum: (h,k)=(0,0)
h=0
k=0
a=3
Vertex_2: (03,0)
Vertex_2: (3;0)

5. Finde den Radius der Nebenachse

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

x29+y24=1
b2=4
Ziehen Sie die Quadratwurzel aus beiden Seiten der Gleichung:
b=2
Da b eine Entfernung darstellt, hat es nur einen positiven Wert.

6. Finde die Nebenachsen

In einer horizontalen Ellipse verläuft die kleinere Achse parallel zur y-Achse und geht durch die Kovertecken der Ellipse.
Finde die Kovertecken, indem du b zur y-Koordinate (k) des Zentrums hinzufügst und subtrahierst.

Um die Ko-Vertex_1 zu finden, füge b zur y-Koordinate (k) des Zentrums hinzu:
Ko-Vertex_1: (h,k+b)
Zentrum: (h,k)=(0;0)
h=0
k=0
b=2
Ko-Vertex_1: (0,0+2)
Ko-Vertex_1: (0;2)

Um die Ko-Vertex_2 zu finden, subtrahiere b von der y-Koordinate (k) des Zentrums:
Ko-Vertex_2: (h,kb)
Zentrum: (h,k)=(0;0)
h=0
k=0
b=2
Ko-Vertex_2: (0,02)
Ko-Vertex_2: (0;2)

7. Berechne die Brennweite

Die Brennweite ist der Abstand vom Zentrum der Ellipse zu jedem Brennpunkt und wird normalerweise mit f dargestellt.
Um f zufinden, benutze die Formel:
f=a2-b2
a2=9
b2=4
Stecke a2 und b2 in die Formel und vereinfache:

f=9-4

f=5

f=2,236

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

8. Finde die Brennpunkte

In einer horizontalen Ellipse verläuft die Hauptachse parallel zur x-Achse und durch die Brennpunkte.
Finde die Brennpunkte, indem du f zur x-Koordinate (h) des Zentrums hinzufügst und abziehst.

Um den Brennpunkt_1 zu finden, füge f zur x-Koordinate (h) des Zentrums hinzu:
Brennpunkt_1: (h+f,k)
Zentrum: (h,k)=(0;0)
h=0
k=0
f=2,236
Brennpunkt_1: (0+2,236,0)
Brennpunkt_1: (2,236;0)

Um den Brennpunkt_2 zu finden, ziehe f von der x-Koordinate (h) des Zentrums ab:
Brennpunkt_2: (hf,k)
Zentrum: (h,k)=(0;0)
h=0
k=0
f=2,236
Brennpunkt_2: (02,236,0)
Brennpunkt_2: (2,236;0)

9. Berechne die Fläche

Verwenden Sie die Formel für den Flächeninhalt einer Ellipse, um den Flächeninhalt der Ellipse zu ermitteln:
π·a·b
a=3
b=2
Setzen Sie a und b in die Formel ein und vereinfachen Sie:

π·3·2

π·6

Die Fläche entspricht 6π

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.

x29+y24=1

x29+024=1

x1=3

x2=3

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.

x29+y24=1

029+y24=1

y1=2

y2=2

11. Bestimme die Exzentrizität

Um die Exzentrizität zu finden, verwenden Sie die Formel:
a2-b2a
a2=9
b2=4
a=3
Setzen Sie a2 , b2 und a in die Formel ein:

9-43

53

2,2363

0,745

Die Exzentrizität entspricht 0,745

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.

Begriffe und Themen