视频字幕
椭圆是一个重要的几何图形。它的定义是:平面上所有点P的集合,这些点到两个固定点F1和F2的距离之和是一个常数2a。这两个固定点叫做椭圆的焦点。现在我们来看看如何从这个定义推导出椭圆的标准方程。
为了推导椭圆方程,我们建立坐标系。将椭圆中心放在原点,焦点放在x轴上,分别为F1负c零和F2正c零。设椭圆上任意一点为P坐标x逗号y。根据距离公式,点P到F1的距离等于根号下x加c的平方加y的平方,到F2的距离等于根号下x减c的平方加y的平方。根据椭圆定义,这两个距离之和等于2a。
现在开始代数化简。首先将其中一个根号移到等号右边,得到根号x加c平方加y平方等于2a减去根号x减c平方加y平方。然后两边平方,展开后得到复杂的表达式。通过消去相同项,我们得到4cx等于4a平方减去4a倍根号x减c平方加y平方。最后化简得到a倍根号x减c平方加y平方等于a平方减cx。
继续化简过程。对等式a倍根号x减c平方加y平方等于a平方减cx两边再次平方。展开后得到a平方乘以x减c的平方加y平方等于a平方减cx的平方。进一步展开并消去相同项,得到a平方减c平方乘以x平方加a平方y平方等于a平方乘以a平方减c平方。这里我们引入重要的关系式b平方等于a平方减c平方,最终得到b平方x平方加a平方y平方等于a平方b平方。
最后一步,我们将b平方x平方加a平方y平方等于a平方b平方两边同时除以a平方b平方,得到椭圆的标准方程:x平方除以a平方加y平方除以b平方等于1。这就是我们熟悉的椭圆标准方程。其中a是半长轴长,b是半短轴长,c是焦距的一半,它们满足关系a平方等于b平方加c平方。通过这个推导过程,我们从椭圆的几何定义出发,成功得到了它的代数表达式。