§ 52. Общее определение эллипса, гиперболы и параболы
Все эллипсы, гиперболы и параболы обладают следующим свойством: для каждой из этих линий остается неизменным отношение (рис. 63)
где
расстояние от ее произвольной точки
до данной точки
(фокуса), а
расстояние от точки
до данной прямой
(директрисы).
Для эллипса (рис. 64) это отношение меньше единицы (оно равно эксцентриситету эллипса
; ср. §§41,51). Для гиперболы
Рис. 101
Рис. 67
Рис. 65
Рис. 66
(рис. 65) оно больше единицы (оно равно эксцентриситету гиперболы
§§ 43, 51); для параболы (рис. 66) оно равно 1 (§ 48).
Обратно, всякая лийия, обладающая указанным свойством, есть либо эллипс (если
), либо гипербола (если
либо парабола (если
). Поэтому упомянутое свойство можно принять за общее определение эллипса, гиперболы и параболы, а неизменное отношение
назвать эксцентриситетом. Эксцентриситет
параболы равен единице, для эллипса
для гиперболы
Заданием эксцентриситета
и расстояния
от фокуса до директрисы полностью определяются величина и форма эллипса, гиперболы и параболы. Если при данном
изменять
то все получаемые кривые будут подобны друг другу.
Хорда
эллипса, гиперболы или параболы (см. рис. 64, 65, 66), проходящая через фокус
и перпендикулярная оси
называется фокальной хордой и обозначается
Величина
(т. е. длина фокальной полухорды) называется параметром эллипса, гиперболы или параболы. Она связана с
соотношением
так что для параболы
Вершины эллипса, гиперболы и параболы (А на рис. 64, 65, 66) делят отрезок
в отношении
Вторая вершина эллипса и гиперболы (А на рис. 64, 65) делит
в том же отношении внешним образом (§ 11).
Рис. 67
Рис. 68
В соответствии с новым определением эллипс, гипербола и парабола представляются единым уравнением. Если за начало координат принять вершину А (рис. 67) и ось направить по лучу
то это уравнение будет:
здесь
параметр,
эксцентриситет.
Вблизи от вершины парабола по форме мало отличается от эллипсов и гипербол, имеющих эксцентриситет, близкий к 1. На рис. 68 изображены эллипс с эксцентриситетом
; гипербола с эксцентриситетом
и парабола
имеющие общий фокус
и общую вершину А.
Полуоси
и полуфокусное расстояние с эллипса и гиперболы выражаются через
следующим образом:
Расстояние
от фокуса
до вершины А во всех трех случаях выражается формулой