什么是椭圆标准方程计算器?
这个工具可以根据椭圆的中心坐标和两条半轴,直接写出椭圆的标准方程。标准方程的好处是一眼就能看出椭圆的中心、方向和大小,也是进一步求焦点、面积、周长和离心率的基础。本计算器适用于任意"坐标轴平行"的椭圆,纯数学运算,全球通用,不涉及任何地区规则。
使用方法
先填入中心坐标 h(x 坐标)和 k(y 坐标),再填两条半轴:a 沿 x 方向,b 沿 y 方向。计算器会自动拼出方程,并给出半长轴 A、半短轴 B、焦距 c、离心率 e、面积,以及周长的近似值。
公式详解
椭圆的标准方程为:
$$\frac{\left(x - \text{h}\right)^2}{\text{a}^{\,2}} + \frac{\left(y - \text{k}\right)^2}{\text{b}^{\,2}} = 1$$
a 与 b 中较大的那个是半长轴 A,较小的是半短轴 B。中心到每个焦点的距离为 \(c = \sqrt{A^2 - B^2}\);离心率 \(e = \frac{c}{A}\)(圆为 0,越扁越接近 1);面积为 \(\pi\cdot\text{a}\cdot\text{b}\);周长采用拉马努金(Ramanujan)的高精度近似公式 \(P \approx \pi(A + B)\left(1 + \frac{3h}{10 + \sqrt{4 - 3h}}\right)\),其中 \(h = \frac{(A - B)^2}{(A + B)^2}\)。
实例演算
设中心为 (2, −1),a = 5,b = 3,则方程为 $$\frac{(x - 2)^2}{5^2} + \frac{(y + 1)^2}{3^2} = 1$$ 此时 A = 5,B = 3,于是 \(c = \sqrt{25 - 9} = 4\),离心率 \(e = \frac{4}{5} = 0.8\),面积 \(= \pi\cdot 5\cdot 3 \approx 47.12\),周长 \(\approx 25.53\)。
常见问题
哪条轴是"长轴"?哪条半轴更长,对应的就是长轴。若 \(a > b\),长轴是水平方向;若 \(b > a\),则长轴是竖直方向。
如果 a = b 会怎样?此时椭圆退化成圆,离心率为 0,两个焦点重合在中心点上。
周长是精确值吗?椭圆周长没有初等的精确公式,这里用的是拉马努金近似公式,对常见椭圆的误差远小于 0.01%,足够精确。