§ 41. Другое определение эллипса
Определение. Эллипс есть геометрическое место точек
сумма расстояний от которых до двух
данных точек
имеет одно и то же значение 2а:
Точки
называются фокусамиэллипса, а расстояние
фокусным расстоянием; оно обозначается
Так как
, т.е.
Определение настоящего параграфа равнозначно с определением § 40 (ср. уравнение (7) с уравнением (2) § 40).
Каноническое уравнение эллипса. Примем прямую
(рис. 38) за ось абсцисс и середину О отрезка
за начало координат. Согласно определению эллипса и равенству (1) § 10 имеем
. Согласно § 10
Освободившись от радикалов, получим равносильное уравнение
Рис. 37
Рис. 38
или
Вследствие неравенства (3) величина
положительна. Поэтому уравнение (6) можно написать в виде
где
Уравнение (7) совпадает с (2) § 40. Значит, линия, названная в настоящем параграфе эллипсом, действительно тождественна с линией, названной эллипсом в § 40. При этом оказывается, что центр О эллипса (рис. 39) совпадает с серединой отрезка
т. е.
Большая ось
эллипса, согласно равенству (1), оказывается равной неизменной сумме расстояний
(см. рис. 38). Малая полуось
(см. рис. 39) и отрезок
являются катетами прямоугольного треугольника
гипотенуза
этого треугольника равна а. Это видно из равенства (8), а также из того, что равные отрезки
и
составляют в сумме 2а (по определению эллипса). Таким образом, расстояние от фокуса до конца малой оси равно длине большой полуоси.
Отношение
фокусного расстояния к большой оси, т. е. величина -
называется эксцентриситетом эллипса. Эксцентриситет обозначается греческой буквой е («эпсилон»):
Вследствие неравенства (3) эксцентриситет эллипса меньше единицы. Эксцентриситет
и коэффициент
Рис. 39