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圆锥曲线:MATLAB求椭圆与双曲线的交点

以椭圆方程x^2/5^2+y^2/4^2=1和双曲线方程x^2/4^2-y^2/3^2=1为例,利用MATLAB求两者的交点,并绘制出椭圆、双曲线和交点的图像。MATLAB提供了函数solve求方程组的解,这里将用其求椭圆方程与双曲线方程的交点(解)。
工具/原料
1

MATLAB

2

solve

3

椭圆方程

4

双曲线方程

方法/步骤
1

第一,利用MATLAB提供的函数solve,求下图椭圆方程x^2/5^2+y^2/4^2=1和双曲线方程x^2/4^2-y^2/3^2=1的交点。

2

第二,启动MATLAB,新建脚本(Ctrl+N),在脚本编辑区输入如下代码:close all; clear all; clcsyms x ys=solve(x^2/5^2+y^2/4^2==1,x^2/4^2-y^2/3^2==1,x,y)X=double(s.x),Y=double(s.y)

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第三,保存和运行上述脚本,命令行窗口返回如下结果:X =    4.5596   -4.5596    4.5596   -4.5596Y =    1.6415    1.6415   -1.6415   -1.6415也就是说,椭圆方程x^2/5^2+y^2/4^2=1和双曲线方程x^2/4^2-y^2/3^2=1有四个交点,分别为(4.5596,1.6415),(-4.5596, 1.6415),(4.5596,-1.6415)和(-4.5596,-1.6415)。

4

第四,为了直观形象,绘制出椭圆方程x^2/5^2+y^2/4^2=1和双曲线方程x^2/4^2-y^2/3^2=1的图像,并标记出四个交点。这只需在脚本编辑区接着输入以下代码:h1=ezplot(x^2/5^2+y^2/4^2==1);set(h1,'color',[0,0,0],'LineWidth',2)axis equal; hold on;h2=ezplot(x^2/4^2-y^2/3^2==1);set(h2,'color',[0,0,0],'LineWidth',2)plot(X,Y,'r.','MarkerSize',20)text(X(1),Y(1),'(4.5596, 1.6415)','FontSize',11)text(X(2),Y(2),'(-4.5596, 1.6415)','fontsize',11)text(X(3),Y(3),'(4.5596, -1.6415)','FontSize',11)text(X(4),Y(4),'(-4.5596, -1.6415)','fontsize',11)plot(0,[-10:0.01:10],'k');plot([-10:0.01:10],0,'k')

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第五,保存和运行上述改进的脚本,得到椭圆方程x^2/5^2+y^2/4^2=1和双曲线方程x^2/4^2-y^2/3^2=1的图像,并且标出了两者的四个交点(4.5596,1.6415),(-4.5596, 1.6415),(4.5596,-1.6415)和(-4.5596,-1.6415)。

注意事项
1

plot(0,[-10:0.01:10],'k')绘制出x=0的线,即绘制y轴。

2

plot([-10:0.01:10],0,'k')绘制出y=0的线,即绘制x轴。

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