定义椭圆的三种方法

原标题Three Ways to Define an Ellipse

拉伸圆、用绷紧的绳子画线、切开圆锥:为什么这些构造得到同一类曲线?

频道
3Blue1Brown
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2024年1月19日
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摘要

30 秒看懂

这支 3Blue1Brown 短视频介绍了三种构造椭圆的几何方法,并追问它们为什么一致。短片本身没有给出证明,而是指向更长的配套视频。

  1. 1拉伸圆沿一个方向改变比例,就能得到椭圆。
  2. 2用绳子画让绕过两个固定点的绳圈保持绷紧,用铅笔描线。
  3. 3切圆锥角度合适的平面与圆锥相交,得到椭圆。

要点建议

  1. 沿一个方向拉伸圆可以得到椭圆。
  2. 把绷紧的绳子绕过两个固定点,可以用铅笔画出椭圆。
  3. 以合适角度用平面切圆锥,截面是椭圆。
  4. 短片提出等价问题;证明见所链接的完整视频。
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01

三种构造

讲解者介绍拉伸圆、使用绳子和切圆锥三种方法。

拉伸圆
幻灯片 1 / 3拉伸圆沿一个轴改变比例可以得到椭圆。

至少有三种几何方法可以定义椭圆。一种是把圆沿一个方向拉伸。

绳子构造
幻灯片 2 / 3绳子构造绳圈绕过两个固定点,铅笔保持绳子绷紧并描线。

另一种是双图钉构造:把绳圈绕过两个固定的图钉,用铅笔保持绳子绷紧并描线。第三种是在合适的角度用平面切开圆锥。

圆锥曲线
幻灯片 3 / 3圆锥曲线平面以一定角度切过圆锥。
02

为什么它们一致?

短片追问不同方法为何得到同类曲线,并指向较长视频中的证明。

这三种截然不同的方法,为什么会得到完全相同的一类曲线,而不只是外观相似的椭圆形?短片提出了这个问题;简介链接的完整视频解释了圆锥截面和绳子构造的等价性。

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