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椭圆切线


椭圆法线

一点处椭圆的法线P(P) 相交椭圆位于另一点问.对应于的角度问可以通过求解方程找到

 (P-Q)·(dP)/(dt)=0
(1)

对于t^’,哪里P(t)=(a成本,bsint)Q(t)=(a成本^',bsint ^').这提供了解决方案

 t^'=+/-cos^(-1)[+/-(N(t))/(a^4sin^2t+b^4cos^2t)],
(2)

哪里

 N(t)=1/2b^2成本[a^2+b^2+(b^2-a)^2cos(2t)]+a^2(a-b)(a+b)成本in^2t,
(3)

其中(+,-)给出了有效的解决方案。插入此插件以获得问然后给出

d(吨)=|P-Q公司|
(4)
=(sqrt(2)ab[a^2+b^2+(b^2-a^2)cos(2t)]^(3/2))/(a^4+b^4+(b^4-a^4)cos
(5)
=(2ab(b^2cos^2t+a^2sin^2t)^(3/2))/(b^4cos^2+a^4sin^2)。
(6)

要找到最大距离,求导数并设为零,

 d^'(t)=(2ab(a-b)(a+b)成本sintsqrt(b^2cos^2t+a^2sin^2t))/((b^4cos^2 t+a|4sin^2 t)^2)×(a^4sin^2t+b^4cos^2t-2a^2b^2)=0,
(7)

它简化为

 a^4sin^2t+b^4cos^2t-2a^2b^2=0。
(8)

替代罪^2t而求解给出了

成本^2吨=(a^4-2a^2b^2)/(a^4-b^4)
(9)
罪^2t=(2a^2b^2-b^4)/(a^4-b^4。
(10)

将这些插入d(吨)然后给出

 d_(min)=(3sqrt(3)a^2b^2)/((a^2+b^2)^(3/2))。
(11)

这个问题是作为Sangaku问题1912年,在宫城县的一块石碑上(罗斯曼,1998年)。可能有一个聪明的这个问题的解决方案不需要微积分,但如果需要微积分则未知原始作者在解决方案中使用了(Rothman 1998)。


另请参阅

椭圆

与Wolfram一起探索| Alpha

工具书类

《日本寺庙几何》科学。阿默尔。 2781998年5月,第85-91页。

参考Wolfram | Alpha

椭圆切线

引用如下:

埃里克·魏斯坦(Eric W.Weisstein)。“椭圆切线。”发件人数学世界--Wolfram Web资源。https://mathworld.wolfram.com/EllipseTangent.html

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