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椭圆弦长公式

时间:2026-03-19 22:26:16

椭圆弦长公式有以下几种形式:

通用公式

弦长公式为 \( AB = \sqrt{(x_1 - x_2)^2 + (y_1 - y_2)^2} \) 。

基于倾斜角θ的公式

弦长公式为 \( L = 2a \sin\left(\frac{\theta}{2}\right) \),其中 \( a \) 是椭圆的半长轴长度,\( \theta \) 是弦与椭圆中心轴之间的夹角 。

基于直线斜率k的公式

弦长公式为 \( d = \sqrt{1 + k^2} |x_1 - x_2| = \sqrt{1 + \frac{1}{k^2}} |y_1 - y_2| \),其中 \( k \) 是直线的斜率 。

示例

假设椭圆的标准方程为 \( \frac{x^2}{a^2} + \frac{y^2}{b^2} = 1 \),直线的方程为 \( y = kx + b \)。

代入直线方程

\[

\frac{x^2}{a^2} + \frac{(kx + b)^2}{b^2} = 1

\]

化简得到关于x的二次方程

\[

(b^2 + k^2 a^2)x^2 + 2kb^2x + b^2(b^2 - a^2) = 0

\]

设交点坐标为 \( (x_1, y_1) \) 和 \( (x_2, y_2) \) ,利用韦达定理:

\[

x_1 + x_2 = -\frac{2kb^2}{b^2 + k^2 a^2}, \quad x_1 x_2 = \frac{b^2(b^2 - a^2)}{b^2 + k^2 a^2}

\]

计算弦长

\[

AB = \sqrt{(x_1 - x_2)^2 + (y_1 - y_2)^2}

\]

由于 \( y_1 = kx_1 + b \) 和 \( y_2 = kx_2 + b \),所以:

\[

AB = \sqrt{(x_1 - x_2)^2 + (kx_1 + b - (kx_2 + b))^2} = \sqrt{(x_1 - x_2)^2 + k^2(x_1 - x_2)^2} = |x_1 - x_2| \sqrt{1 + k^2}

\]

建议

选择合适的公式:

根据具体问题的条件选择合适的公式。如果已知直线的斜率 \( k \) 和椭圆的参数 \( a \),使用基于斜率的公式更为简便。

注意特殊情况:当直线过椭圆的焦点时,可以使用更简捷的方法求解弦长。

希望这些公式和推导对你有所帮助!