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焦半径公式(第二定义)

椭圆

焦半径公式

标准方程(第一定义)\(\mathrm{(4)}\) 式指出,

\[ \left\vert PF_1\right\vert=\sqrt{\left(x+c\right)^2+y^2} = a+\dfrac{cx}{a}. \]

同理可得 \(\left\vert PF_2\right\vert\) 的表达式,即

\[ \tag{1} \begin{cases} \left\vert PF_1\right\vert=\sqrt{\left(x+c\right)^2+y^2} = a+\dfrac{cx}{a}=a+ex; \\ \left\vert PF_2\right\vert=\sqrt{\left(x-c\right)^2+y^2} = a-\dfrac{cx}{a}=a-ex. \end{cases} \]

\(\mathrm{(1)}\) 式即为椭圆的焦半径公式

第二定义

\(\left\vert PF_1\right\vert=a+ex\) 为例,可以注意到这是一个仅与 \(x\) 有关的函数,我们考虑在等式两侧同时除以 \(e\),把等式右侧做成点到直线距离的形式,即

\[ \begin{align*} \left\vert PF_1\right\vert &= a+ex, \\ \dfrac{\left\vert PF_1\right\vert}{e} &= \dfrac{a^2}{c}+x, \\ \tag{2} e &= \dfrac{\left\vert PF_1\right\vert}{x-\left(-\dfrac{a^2}{c}\right)}. \\ \end{align*} \]

同理有

\[ \tag{3} e = \dfrac{\left\vert PF_2\right\vert}{x-\dfrac{a^2}{c}}. \]

\(\mathrm{(2)},\mathrm{(3)}\) 构成了椭圆的第二定义,即,平面内到定点距离与到定直线距离之比为定值 \(e(0\lt e\lt 1)\) 的点的轨迹叫做椭圆.

这个定值 \(e\) 叫做椭圆的离心率,定点与定直线是椭圆对应的焦点准线

左焦点对应的准线叫做左准线,右焦点对应的准线叫做右准线.

焦点到对应准线的距离叫做焦准距,一般记作 \(p\),在椭圆中,准线在焦点外侧,因此

\[ \tag{4} p = \dfrac{a^2}{c}-c = \dfrac{b^2}{c}. \]

双曲线

焦半径公式

根据标准方程(第一定义)\(\mathrm{(10)}\) 式,与椭圆类似,可得

\[ \tag{8} \begin{cases} \left\vert PF_1\right\vert=\sqrt{\left(x+c\right)^2+y^2} = \left\vert a+\dfrac{cx}{a}\right\vert=\left\vert a+ex\right\vert; \\ \left\vert PF_2\right\vert=\sqrt{\left(x-c\right)^2+y^2} = \left\vert a-\dfrac{cx}{a}\right\vert=\left\vert a-ex\right\vert. \end{cases} \]

第二定义

与椭圆类似,故不重复推导过程.

\[ \tag{9}\begin{cases} \dfrac{\left\vert PF_1\right\vert}{\left\vert x+\dfrac{a^2}{c}\right\vert} &= e,\\ \dfrac{\left\vert PF_2\right\vert}{\left\vert x-\dfrac{a^2}{c}\right\vert} &= e. \end{cases} \]

因此双曲线的第二定义为,平面内到定点距离与到定直线距离之比为定值 \(e(e\gt 1)\) 的点的轨迹叫做双曲线.

这个定值 \(e\) 叫做椭圆的离心率,定点与定直线是双曲线对应的焦点准线

双曲线的准线在焦点内侧.

双曲线中仍然有

\[ p = \dfrac{b^2}{c}. \]