解答 - 楕円の性質
手順を追って説明
1. 中心を見つける
は原点からのx方向へのオフセットを表します。
は原点からのy方向へのオフセットを表します。
と の値を求めるためには、垂直な楕円の標準形を使用します:
中心:
2. 主軸の半径を見つける
は楕円の長い半径を表し、これは主軸の半分に等しいです。
これは、半主軸と呼ばれます。
の値を求めるためには、垂直な楕円の標準形を使用します:
等式の両辺の平方根を取ります:
は距離を表すので、正の値しか持ちません。
3. 頂点を見つける
垂直楕円では、主軸はy軸に平行に走り、楕円の頂点を通ります。頂点を求めるためには、中心のy座標()に を加算し、減算します。
頂点_1を見つけるためには、中心のy座標()にを足します:
頂点_1:
中心:
頂点_1:
頂点_1:
頂点_2を見つけるためには、中心のy座標()からを引きます:
頂点_2:
中心:
頂点_2:
頂点_2:
4. 副軸の半径を見つける
は楕円の短い半径を表し、これは短軸の半分に等しいです。これを半短軸と呼びます。
の値を見つけるには、垂直楕円の標準形を使用します:
式の両辺の平方根を取ります:
bは距離を表すため、値は常に正します。
5. 共頂点を見つける
垂直楕円では、小軸はx軸に並行で、楕円の共頂点を通過します。
中心のx座標()からを足し引きして共頂点を見つけます。
共頂点_1を見つけるには、中心のx座標()にを足します:
共頂点_1:
中心:
共頂点_1:
共頂点_1:
共頂点_2を見つけるためには、中心のx座標()からを引きます:
共頂点_2:
中心:
共頂点_2:
共頂点_2:
6. 焦点距離を見つける
焦点距離は、楕円の中心から各焦点までの距離であり、通常で表されます。
を見つけるためには、この式を使用します:
とを式に代入し、簡単にします:
は距離を表すため、値は常に正です。
7. 焦点を見つける
垂直な円錐では、主軸はy軸に平行に進み、焦点を通ります。
焦点を求めるには、中心のy座標にを加えるか減らします。
焦点1を求めるには、中心のy座標にを加えます:
焦点1:
中心:
焦点1:
焦点1:
焦点2を求めるには、中心のy座標からを引きます:
焦点2:
中心:
焦点2:
焦点2:
8. 面積を見つける
楕円の面積を求めるためには以下の式を使用します:
この式にとを代入し、簡単に計算します。
面積はに等しい
9. xとyの交点を見つける
x-切片を求めるには、楕円の標準方程式のにを代入し、得られた二次方程式をで解きます。
二次方程式の詳しい解説はこちら。
式を簡単化すると平方根が負になるため、xの交点はありません。
y-切片を求めるには、楕円の標準方程式のにを代入し、得られた二次方程式をで解きます。
二次方程式の詳しい解説はこちら。
式を簡単化すると平方根が負になるため、yの交点はありません。
10. 離心率を見つける
離心率を求めるには以下の式を用います:
この式に、、そしてを代入します。
離心率はと等しい
11. グラフ
私たちはどうでしたか?
フィードバックをいただければ幸いですなぜこれを学ぶのか
ある人がニンジンを横断して半分に切ったとします(こんな感じ: =|> )。その結果得られる断面は円形で、比較的簡単に測定することができます。しかし、同じニンジンを角度をつけて横断したらどうでしょうか(こんな感じ: =/> )?得られる形状はもっと楕円になり、素朴な円を測定するより少し難しくなるでしょう。でも、そもそもなぜニンジンの断面を測定する必要があるのでしょうか?
まあ...実際にはあまりないかもしれませんが、自然界では楕円の発生は実際にかなり一般的で、それらを数学的な観点から理解することは多様な文脈で有用です。美術、デザイン、建築、工学、天文学などの分野は時々楕円に依存しています - それは肖像画を描くことから、家を建てること、月、惑星、彗星の軌道を測定することまで。