椭圆的焦点和焦距是其重要的几何特征,具体解释如下:

焦点(Foci)
定义:椭圆的两个焦点(记为 ( F_1 ) 和 ( F_2 ))是位于椭圆长轴上的两个固定点。椭圆上任意一点到这两个焦点的距离之和恒等于椭圆的长轴长度 ( 2a )(( a ) 为半长轴)。
位置:焦点位于长轴上,距离椭圆中心 ( O ) 的距离为 ( c ),坐标分别为 ( (pm c, 0) )(长轴在x轴时)或 ( (0, pm c) )(长轴在y轴时)。
焦距(Focal Distance)
定义:焦距通常指两个焦点之间的距离,即 ( 2c )。其中 ( c ) 是单个焦点到椭圆中心的距离。
公式:焦距与半长轴 ( a ) 和半短轴 ( b ) 满足关系 ( c^2 = a^2
b^2 )。焦距 ( 2c = 2sqrt{a^2 - b^2} )。
关键性质
1. 离心率:定义为 ( e = frac{c}{a} ),取值范围为 ( 0 < e < 1 )。离心率越大,椭圆越扁平;当 ( e
o 0 ) 时,椭圆接近圆形。
2. 形状影响:( c ) 越大(即焦距越大),椭圆越扁;当 ( c = 0 ) 时,焦点重合于中心,椭圆变为圆。
示例
若椭圆方程为 ( frac{x^2}{25} + frac{y^2}{9} = 1 ),则 ( a = 5 ),( b = 3 ),计算得 ( c = sqrt{25
9} = 4 )。焦距为 ( 2c = 8 ),焦点坐标为 ( (pm 4, 0) )。
焦点决定了椭圆的形状,而焦距反映了椭圆的扁平程度。理解这两个概念有助于分析椭圆的性质及其几何应用。