圆锥曲线的定义 除了传统的基于准线、焦点的定义(比如 抛物线 ,椭圆)以外,圆锥曲线有更为正式和统一的定义: 动点到一定点(焦点)的距离与其到一定直线(准线)的距离之比为常数(离心率e)的点的集合是圆锥曲线。 统一的参数式为$$r={l \over 1 + e \cos \theta}$$ 离心率 $ e$,eccentricity,衡量了圆锥曲线偏离圆的程度。 离心率 $ e$ 圆锥曲线形式 0 圆 0 < $ e$ < 1 椭圆 1 抛物线 $ e$ > 1 双曲线 下面分两种情况展示动图: $ e < 1 $ 的情况 $ e = 0 $ 时,曲线是圆。随着 $ e$ 增大,曲线形状偏离圆形,变成椭圆形,有两个焦点。 这两个焦点其中一个是 定焦点,也就是前面提到的圆心(图中的原点),另一个动焦点 沿着椭圆的长轴方向运动(图中的 $ x$ 负半轴)。 $ e$ 值越大,动焦点越远,当 $ e$ 值为 1 时,动焦点 位于无穷远,这时椭圆变成 抛物线 $ e > 1 $ 的情况 当 e 值超过1继续增大,这时 抛物线 变为 双曲线。 动焦点从无穷远处沿相反方向(图中的 x 正半轴)回到定焦点附近。 可以把 抛物线 看做是椭圆和双曲线的临界状态。 反射性质 所有圆锥曲线,具有以下反射性质:有一圆锥曲线形状的镜子,从任一焦点出发的光线,将汇聚在另一焦点处。 焦点这一词其实是从光学借来的。 帕斯卡定理 1639 年(崇祯十二年,明思宗朱由检正为南下的清军焦头烂额),16 岁的帕斯卡(就是压强单位里的帕斯卡)发现了后来以自己名字命名的定理: 圆锥曲线的内接六边形,三对对边延长线的交点共线