Matematica per le superiori/L'ellisse

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L'ellisse è il luogo geometrico dei punti del piano per i quali è costante la somma delle distanze da due punti fissi detti fuochi.

Equazione generica

Fig. 1

L'equazione generica dell'ellisse può essere dedotta dal suo significato geometrico:
PF1=a−(−c)=a+c
PF1=(x+c)2+y2
PF2=a−(c)=a−c
PF2=(x−c)2+y2
PF1+PF2=a+c+a−c=2a

(x+c)2+y2+(x−c)2+y2=2a
(x−c)2+y2=2a−(x+c)2+y2
(x−c)2+y2=4a2+(x+c)2+y2−4a(x+c)2+y2
x2+c2−2cx=4a2+x2+c2+2cx−4a(x+c)2+y2
−4cx−4a2=−4a(x+c)2+y2
−cx−a2=−a(x+c)2+y2
c2x2+a4+2a2cx=a2((x+c)2+y2)
c2x2+a4+2a2cx=+a2x2+a2c2+2a2cx+a2y2
c2x2+a4=a2x2+a2c2+a2y2
x2(a2−c2)+a2y2=a4−a2c2
x2(a2−c2)+a2y2=a2(a2−c2)
Ponendo:

b2=a2−c2

si ha: b2x2+a2y2=a2b2

b2x2a2b2+a2y2a2b2=a2b2a2b2

x2a2+y2b2=1


È quindi possibile operare una traslazione per spostare il centro dall'origine:

(x−xc)2a2+(y−yc)2b2=1
Fig. 2
  • Nel grafico il valore di a corrisponde a metà dell'estensione orizzontale dell'ellisse, mentre il valore di b a metà di quella verticale.
  • c può essere ricavato dall'equazione se(a>b)allora:c2=a2−b2quindi:c=a2−b2.

se(a<b)allora:c2=b2−a2quindi:c=b2−a2.

  • Un altro valore chiamato eccentricità indica quanto l'ellisse è allungata.

Se i fuochi sono sull'asse x allora e=ca.

Se invece i fuochi sono sull'asse y allora e=cb.


Completamento del quadrato

A volte capita che l'equazione si trovi espressa in forma implicita, come nel caso seguente:
x2−2xxc+y2−2yyc=0
Bisogna allora ricostruire i quadrati aggiungendo i termini mancanti:
x2−2xxc+xc2+y2−2yyc+yc2=xc2+yc2
Occorre prestare attenzione a portare fuori dalle parentesi eventuali coefficienti di x e y, che determinano il valore di a e b, e quindi dividere il tutto per il valore a destra.

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