高二下📐 空間與形狀
圓錐曲線
Conic Sections
公式
橢圓 x²/a² + y²/b² = 1 | 雙曲線 x²/a² − y²/b² = 1
拋物線、橢圓、雙曲線都是圓錐被平面切出來的,也都能用「與焦點的距離」定義。
白話解釋
用平面切圓錐,依角度不同會得到圓、橢圓、拋物線、雙曲線——這是「圓錐曲線」名稱的由來。
更有用的是它們的**焦點定義**: **橢圓**:到**兩焦點距離之和**固定(= 2a)。 **雙曲線**:到兩焦點距離之**差**的絕對值固定(= 2a)。 **拋物線**:到**焦點**與到**準線**的距離**相等**。
標準式與參數關係: 橢圓 x²/a² + y²/b² = 1,若 a > b,焦點在 x 軸上且 **c² = a² − b²**。 雙曲線 x²/a² − y²/b² = 1,**c² = a² + b²**(注意是加號,跟橢圓相反),漸近線是 y = ±(b/a)x。
橢圓與雙曲線的 c² 一個減一個加,是最常記混的地方。可以這樣記:橢圓的焦點在圖形**內**(c 比 a 小,所以相減),雙曲線的焦點在圖形**外**(c 比 a 大,所以相加)。
這些曲線不是純數學遊戲:行星軌道是橢圓、衛星天線是拋物面(能把平行入射波聚到焦點)、部分彗星軌道是雙曲線。焦點的「聚焦」性質正是它們被大量應用的原因。
什麼時候用
天體軌道、光學設計、衛星天線、建築結構。
最容易錯的地方
- 橢圓與雙曲線的 c² 公式記反。
- 沒判斷焦點在 x 軸還是 y 軸(看哪個分母大 / 哪一項是正的)。
- 把雙曲線的漸近線斜率寫成 a/b。
例題 · 3 題
先自己算,再看解答——這樣才有效。
- 1
橢圓 x²/25 + y²/16 = 1 的 a 是多少?
- 2
橢圓 x²/25 + y²/16 = 1 的 c 是多少?
- 3
雙曲線 x²/9 − y²/16 = 1 的 c 是多少?