本文,用Mathematica来计算椭圆的参数方程。当然了,这里我以标准椭圆为例。
工具/原料
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电脑
2
Mathematica
方法/步骤
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考虑经过椭圆中心点且斜率为k的直线,与椭圆的交点:Solve[{椭圆 == 0, y == k x}, {x, y}]
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原则上,上述两个解的任意一个,都可以视为椭圆的参数方程。但是注意,斜率k的取值范围是-∞到+∞,相当于k=tan(t)的t从-π/2到+π/2。我们来作图:With[{a = 5, b = 3}, ParametricPlot[{(a b)/Sqrt[b^2 + a^2 Tan[t]^2], (a b Tan[t])/Sqrt[ b^2 + a^2 Tan[t]^2]}, {t, -Pi/2, Pi/2}]]为a和b分别赋值为5和3,但是图像显示,参数方程作图并不完整。
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另辟他途。我们考虑经过椭圆左顶点,且斜率为k的直线,与椭圆的交点:Solve[{椭圆 == 0, y == k (x + a)}, {x, y}]二者有两个交点,一个是椭圆左顶点,另一个就是椭圆的参数方程。
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我们再次做图:With[{a = 5, b = 3}, ParametricPlot[{(a b^2 - a^3 Tan[t]^2)/(b^2 + a^2 Tan[t]^2), ( 2 a b^2 Tan[t])/(b^2 + a^2 Tan[t]^2)}, {t, -Pi/2, Pi/2}]]图像完整,说明这个参数方程是对的。
注意事项
最后得到的参数方程,是关于k的有理分式,所以说,椭圆是有理代数曲线。
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