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椭圆是平面几何中的重要图形。它的定义是:平面上到两个定点距离之和为常数的点的轨迹。这两个定点叫做椭圆的焦点。我们可以从圆开始理解椭圆。当我们将圆沿某个方向拉伸时,就得到了椭圆。现在让我们看看椭圆上的点是如何满足距离之和为常数这个条件的。
现在我们来学习椭圆的标准方程。当椭圆的中心在原点,焦点在x轴上时,椭圆的标准方程为:x的平方除以a的平方,加上y的平方除以b的平方,等于1。其中a大于b大于0。在椭圆中,长轴长度为2a,短轴长度为2b。焦点到中心的距离为c,满足关系式:c的平方等于a的平方减去b的平方。这个关系式非常重要,它连接了椭圆的三个基本参数。
现在让我们探索参数a和b如何影响椭圆的形状。在椭圆的标准方程中,a和b分别控制椭圆在x轴和y轴方向的伸展程度。当a等于b时,椭圆就变成了圆。当a远大于b时,椭圆变得很扁,像一个压扁的圆。当a和b的值接近时,椭圆就接近圆形。离心率e等于c除以a,它衡量椭圆的扁平程度。当e接近0时椭圆接近圆,当e接近1时椭圆变得很扁。
现在我们来学习椭圆的重要几何性质。椭圆有四个顶点:长轴的两个端点坐标为正负a逗号0,短轴的两个端点坐标为0逗号正负b。椭圆有两个焦点,坐标为正负c逗号0,其中c等于根号下a平方减b平方。离心率e等于c除以a,它描述了椭圆的扁平程度。椭圆具有很好的对称性:它关于x轴对称,关于y轴对称,也关于原点对称。这些性质使得椭圆在几何学中具有重要地位。
现在我们通过一个具体例题来应用椭圆方程的知识。题目是:已知椭圆经过点(3,2),焦点在x轴上,离心率为二分之一,求椭圆方程。首先设椭圆方程为标准形式。由离心率等于二分之一,得到c等于二分之a。由点(3,2)在椭圆上,得到9除以a平方加4除以b平方等于1。结合c平方等于a平方减b平方,解这个方程组,得到a等于4,b等于2倍根号3,c等于2。因此椭圆方程为x平方除以16加y平方除以12等于1。我们可以在图中验证这个结果的正确性。