2020年5月18日月曜日

双曲線と楕円の焦点・準線

  双曲線 (hyperbola) の定義
⛞ 双曲線とは「 2 定点 F, F´ からの距離の差が一定である点 P の軌跡」をいう
⛞ ただし 2 定点 F, F´ からの距離の差は 0 より大きく FF´ よりも小さくなる
⛞ 2 定点 F, F´ を「焦点」という
⛞ 焦点 F, F´ を通る直線を「主軸」といい、主軸と双曲線との交点を「頂点」という
⛞ 線分 FF´ の中点を「中心」という
◈ 双曲線の方程式の標準形は、
2 定点 F ( c , 0 ) , F´ (- c , 0 ) を焦点として、
焦点からの距離の差が 2 a のときに、
c > a > 0 とする、双曲線の方程式
 x 2   -   y 2    = 1  ( b = √ c 2a 2  )
   
 a 2   b 2 
 によって、表されます。
◈ 焦点が F ( 0 ,  c ) , F´ ( 0 , - c ) のときは、
焦点からの距離の差を 2 b として、
c > b > 0 である、双曲線の方程式が
 x 2   -   y 2    = - 1  ( a = √ c 2b 2  )
   
 a 2   b 2 
 と、表されます。

◈ c の値が x 座標になる場合と、y 座標になる場合の、
それぞれの双曲線の作図を試みます。
(ただし、焦点からの距離の差を 2 c 倍とする)
    c の値が x 座標  ||   c の値が y 座標
●  2 =  2 2
 c = 
  = 
  = 
= 

 焦点からの距離の和 =  2 c ×
▣ 上の座標を指定します。
 = 
 = 
= 
●  2   =  
●  PF  ≒  
●  PF´ ≒  

  楕円 (ellipse) の定義
⛞ 楕円とは「 2 定点 F, F´ からの距離の和が一定である点 P の軌跡」をいう
⛞ 2 定点 F, F´ を「焦点」という
⛞ 線分 FF´ の中点を「中心」という
⛞ 焦点 F, F´ を通る直線 l と楕円との交点及び中心を通り l に垂直な直線と楕円との交点を「頂点」という
◈ 高校数学の参考書などでは、向かい合う頂点を結んでできる線分の、長いほうを「楕円の長軸」といい、短いほうを「楕円の短軸」という、と書かれています。
● 通常、基本的には向かい合う頂点を通る 2 本の直線が、楕円の対称軸となります。
◎ またいっぽうで手元にある数学用語辞典には、楕円の対称軸の長いほうを「長軸」といい、短いほうを「短軸」という、と記述されています。

 ※ 数学において「軸」は基本的に直線だったはずですが、「楕円の対称軸」だと線分もあるようです。
 ◎ たとえば、楕円の対称軸の長いほうを「長軸」といい、短いほうを「短軸」という、と定めるなら「楕円の対称軸の長いほう」という表現においては、「長さの計測可能な対称軸」について語られていますので、「楕円の対称軸」は直線ではなく線分である、という前提が、必要となります。

◈ 楕円の方程式の標準形は、
2 定点 F ( c , 0 ) , F´ (- c , 0 ) を焦点として、
焦点からの距離の和が 2 a のときに、
a > c > 0 かつ a > b > 0 である、楕円の方程式
 x 2   +   y 2    = 1  ( b = √ a 2c 2  )
   
 a 2   b 2 
 によって、表されます。
◈ 焦点が F ( 0 ,  c ) , F´ ( 0 , - c ) のときは、
焦点からの距離の和を 2 b として、
b > c > 0 かつ b > a > 0 である、楕円の方程式が
 x 2   +   y 2    = 1  ( a = √ b 2c 2  )
   
 a 2   b 2 
 と、表されます。

 いつものごとく、今回の JavaScript のスクリプトも、このページ内に同梱してあります。

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