卵形线

数学术语

卵形线是类似于椭圆,但是一头大,一头小,有一条对称轴且光滑封闭的平面曲线。卵形线的对称轴与大、小头的两个交点称为卵形线的大端点和小端点,卵形线上到其对称轴距离最大的两点称为卵形线的对称端点,卵形线的直径与对称直径的交点称为卵形线的卵心。典型的卵形线有笛卡儿卵形线卡西尼卵形线等。

笛卡尔卵形线
定义
给定两定点F 、F',假定P点与F、F'的距离分别为r1与r2,若满足方程:m*r1+n*r2=d,其中,m、n、d都是常数,则称P点的轨迹为笛卡尔卵形线。当m=n时,为椭圆。在一般情况下,笛卡儿卵形线是四次曲线,它包括两个没有共同点的闭曲线,而且一个在另一个之内。在内的一个类似于椭圆,在外的一个可能是凸的,也可能有拐点(如图1所示)。
光学性质
笛卡儿(Descartes , R. )在《折光》里讨论了这个曲线和它的折光性质,他成功地解决了什么样的曲面作为两种介质的交界面时,能使从第一种介质内一点发出的光线射到曲面上,折入第二种介质而聚于一点。他发现具有这个性质的旋转面是由笛卡儿卵形线产生的。
选取适当的m、n值,可使通过点A的光线经折射后,全部通过点B。笛卡尔曾利用这个光学性质,选取笛卡儿卵形线作为透镜的截面形状,用来消除球面像差。
卡西尼卵形线
设A,B是平面内两个定点,AB=2c(c是定长),平面内满足MA*MB=a^2(a是定长)的点M的轨迹称为卡西尼卵形线。卡西尼卵形线是由天文学家乔凡尼卡西尼提出的。其直角坐标方程为:
(1)当a=c时,卡西尼卵形线是双纽线
(2)当a
(3)当a>c时,不自交。
三次卵形线方程
卵形线是类似于椭圆,但是一头大,一头小,有一条对称轴且光滑封闭的平面曲线。卵形线的对称轴与大、小头的两个交点称为卵形线的大端点和小端点,记为Q、P。卵形线上到其对称轴距离最大的两点称为卵形线的对称端点,记为S、T,线段QP、ST分别称为卵形线的直径和对称直径,卵形线的直径与对称直径的交点称为卵形线的卵心,记为O,线段OP,OQ,OS(或OT)分别称为卵形线的长半径、短半径、对称半径,其长度分别记为a、b、c。长半径、短半径、对称半径称为卵形线的三个特征参数。
已知卵形线的长、短、对称半径a、b、c这三个特征参数,在平面直角坐标系中,以卵形线的对称轴作为x轴,x轴正向与卵形线小头方向一致,卵形线的卵心作为坐标系原点.以正数a、b、c(a>b)为长、短、对称半径的卵形线在直角坐标系中示意图如图2所示。其三次卵形方程为:
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