正椭圆的参数方程证明

                                          

                                                                        软件架构师何志丹

本文只讨论长轴和轴平行且中心点在原点的椭圆

标准方程:x2/a2+y2/b2=1,令A=x/a,B=y/b,则标注方程可以变形为A2+B2=1,下文简称变形标准方程。

参数方程为x=acost y = asint。t取[0,2π)。变形后,A=cost,B=sint。

必须证明以下二个命题:

命题一,对于任意变形标准方程的A0,B0,都能找到唯一的t0,相对应。

命题二,对于任意变形参数方程的t0,都能找到唯一的A0,B0。由于对于任意t0,都只有一个解,所以无需证明唯一性,只需要证明有解。

命题一:

1,A为1,则有唯一解(1,0),t也只有唯一解0。

2,A为-1,则有唯一解(-1,0),t也只有唯一解π。

3,A的取值范围为(-1,1),对于任意A0,一定有2个t,符合cost等于A。我们假定取值范围(0,π)为t1,(π,2π)的为t2,显然t1为正。对应A0的有两个B,我们假定正的为B1,负的为B2。因为:A2+B2=1 ,sint2+const2=1 A0=sin(t1) 故B2=1-A2=1-sin(t1)2,B1=cos(t1) B2=-cos(t1),故:(A0,B1)对应t1。 因为:sint1=sint2,且sint2+cost2=1,t1和t2的范围在[0,2π),故cost2=-cost1,故(A0,B2)和t2对应。

命题二:

任意t0, 因为sint2+const2=1 ,所以A2+A2=1,即变形标准方程。

t被称为离心角,下篇将讲解通过“圆心角”求离心角。

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