Aquela pagina presenta d'ambigüitats amb l'article «ellipsi».
Exemple de movement elliptic.Leis anèus deSaturne son circulars, mai en perspectiva, apareisson coma d'ellipsas. Fotografia de l'ESO.
En geometria, l’ellipsa (engrèc ancian: ἔλλειψις, significant «mancança») es una corba plan barrat apertenent a la familha de las còniques que pòt s'obténer es a dire coma seccion d'un con circular amb un plan; o la figura formada per l’ombra d'undisc sus unasuperfícia plana.
Enmatematicas, e pus particularament engeometria euclidiana de dimension tres, una ellipsa es unacorba plana sarrada obtenguda comaprojeccion d'uncercle sus unplan - pron que la direccion de la projeccion siá pas parallèla au plan dau cercle - , o comainterseccion d’uncòn drech amb un plan; fau alora que lo plan siá pas trop«clinat», valent a dire que l'angle entre la normala au plan e l'axe dau còn siá inferior au complementari de l'angle dau còn[1]. Locercle es una ellipsa particulara.
En geometria euclidiana plana, l'ellipsa es lo luòc dei ponchs que la soma de sei distàncias en dos ponchs fixes, dichsfòcus, es constanta (sa construccion per lometòde dau jardinier es fòrça simpla).
Construccion d'una ellipsa per fòcus e directritz. Excentricitat 1/2
Lo quadre es un plan afin euclidian. Sián dins aqueu plan: unadrecha, e unponch qu'apartèn pas a; estent un nombre reau de l'interval, se sòna ellipsa dedrecha directritz, defòcus e d'excentricitat l'ensemble dei ponchs dau plan taus que:
onte es ladistància dau ponch au ponch e esaquela de a la drecha.
Notem la projeccion ortogonala de sus. Es clar que la drecha es un axe de simetria de l'ellipsa, dichaxe focau oaxe major.
Lei ponchs d'interseccion (A,B) de l'ellipsa amb son axe major son dichsvertèx principaus; lei ponchs d'interseccion (C,D) de l'ellipsa amb son axe menor son dichsvertèx segondaris. Alora:
Sián un cercle de centre e de rai, un cercle de centre e de rai () e una drecha passant per. Se sòna ellipsa de centre, desemiaxe major e de semiaxe menor l'imatge dau cercle per l'afinitat d'axe, de direccion perpendiculara a e de repòrt /.
Per construire lo ponch de l'ellipsa, imatge dau ponch dau grand cercle, se construtz lo ponch dau cercle situat sus. Se traça per la perpendiculara a e per la parallèla a. Lei drechas se copan en. D'efiech, se es la projeccion ortogonala de sus, alora, d'après loteorèma de Talès,
Una ellipsa obtenguda coma l'interseccion d'un còn amb un plan.
L’ellipsa es unacorba plana de la familha deiconicas. S'obtèn coma l’interseccion d'unplan amb uncòn de revolucion quand aqueu plan travèrsa lo còn de part en part. Locercle apareis coma una ellipsa particulara (plan de copa perpendicular).
Entre lei conicas, leis ellipsas se caracterizan per una excentricitat estrictament compresa entre 0 e 1.
Labisectritz dau sector angular format per lei drechas reliant un ponch de l'ellipsa ai fòcus es perpendiculara a latangenta en aqueu ponch.
Siá una ellipsa que sei fòcus son e. En un ponch d'aquela ellipsa, se considèra la bisectritz dau sector angular. Alora, aquela bisectritz es perpendiculara a la tangenta en (se ditz qu'es normala enM a l'ellipsa).
Aquela proprietat s'utiliza enoptica geometrica dins leimiraus elliptics: unrai luminós que passa per un dei fòcus, quand es reflectit, passa per l'autre fòcus. Ansin, se se plaça una ampola a un fòcus d'un mirau elliptic, lo fais luminós se concentra sus l'autre fòcus.
Aiçò explica tanben lo fach que lei sons se propagan fòrça ben d'un quai a l'autre dau mètro parisenc. D'efiech, la màger part deis estacions an una forma elliptica. Se la fònt d'un son s'atròba en un dei fòcus, totei lei sons reflectits convergiràn vèrs l'autre fòcus (sus l'autre quai).Aquela proprietat de l'ellipsa s'explica en se servent de la tangenta en un ponch de l'ellipsa: d'aqueu biais, un son o un rai luminós emés d'un dei fòcus serà reflectit sus l'autre fòcus. Aquela proprietat s'utiliza dins la concepcion de cèrts instruments d'optica. Es de segur presenta dins una galariá amb ressòn, valent a dire dins una pèça que son plafon, per sa forma elliptica, fa qu'una persona que chuchoteja en un dei fòcus s'ause a l'autre fòcus. La rotonda dau Capital Building a Washington e lo Mormon Tabernacle a Salt Lake City son d'exemples d'aquela mena de galariás[4].
Dins un sistèma quin que siá de coordenadas cartesianas, totaconica, e en particular tota ellipsa, a una eqüacion de la forma:
(onte lei reausA,B,C son pas totei nuls)
Una condicion necessària e sufisenta per qu'una tala eqüacion siá la d'una ellipsa es que:
(leis expressions entre lei barras verticalas son de determinants)
autrament dich:
SeB = 0, leis axes de l'ellipsa son parallèls ais axes de coordenadas, e reciprocament.
demostracion
Es classic que se l'ensemble definit per l'eqüacion
es una ellipsa, alora, e que reciprocament, se, alora l'ensemble definit per aquela eqüacion (çò es: l'ensemble dei ponchs dau plan que sei coordenadas (x,y) la complisson) es una ellipsa, o unsingleton, o es vuege.
Se supausa desenant que:
AloraA ≠ 0. Se pòt definir:
L'eqüacion (1) es equivalenta a:
o
Se remarca que:
(d'après l'ipotèsi (2))
Per aleujar lei notacions, se pausa:
Inversament:
Amb aquelei notacions, l'eqüacion (5) es equivalenta a:
o
o
e finalament, d'après (6), l'eqüacion (1) equivau a la seguenta:
onte
.
D'après (3) e un calcul que se detalharà pas aicí:
.
Se remarca alora que, segon l'ipotèsi (2),S a meteis signe que lo produch seguent:
Se conclutz ara la demostracion. D'après (10) (qu'es ren qu'una reescritura de (1)):
seT < 0 (doncasS < 0), l'ensemble definit per l'eqüacion (1) es vuege (la soma dei carrats de nombres reaus es necessariament positiva o nulla)
seT = 0 (doncasS = 0) l'ensemble definit per l'eqüacion (1) es constituit d'un element unic (se la soma dei carrats de nombres reaus es nulla, cadun d'aquelei reaus es nul, çò qu'aicí determina completamentx ey)
seT > 0 (doncasS > 0), l'ensemble definit per l'eqüacion (1) es constituit de mai d'un element: es una ellipsa.
Aiçò pròva que lei doas condicions son necessàrias e sufisentas per que (1) siá l'eqüacion d'una ellipsa, QED.
Una bòna aproximacion es balhada per una formula deRamanujan:
que se pòt tanben escriure:
onte es la semilongor de l'axe major e la semilongor de l'axe menor.
Pus generalament, lalongor de l'arc en foncion de l'angle sostendut es balhada per unaintegrala elliptica incomplèta de segonda espècia. La foncion recipròca, l'angle sostendut en foncion de la longor de l'arc, es balhada per leifoncions ellipticas.
L'aira dau domeni interior an una ellipsa que sei semiaxes an per longors respectivasa eb es:
Se remarca que per, se retròba l'aira dau domeni interior an un cercle de raia (odisc de raia).
demostracion
Existisson divèrsei manieras de calcular l'aira dau domeni interior an una ellipsa. Òm se pòt plaçar dins lo sistèma de coordenadas cartesianas onte l'eqüacion de l'ellipsa s'escriu:
Amb lei simetrias establidassupra, sufís de calcular per exemple l'aira de la porcion dau domeni situada dins lo quart superior drech dau plan (definit segon aqueu sistèma de coordenadas). L'eqüacion de l'arc d'ellipsa correspondent es:
per dins.D'onte l'aira dau quart superior drech:
(la darriera escritura s'obtèn amb lo cambiament de variabla de sus)
Rèsta de linearizar per acabar aqueu calcul:
Enfin, l'aira entiera dau domeni interior a l'ellipsa es:
Segon ladefinicion bifocala, lei ponchs de l'ellipsa son lei ponchs dau plan taus que la soma de sei distàncias ai dos fòcus e es constanta. Ansin, per traçar l'ellipsa, se planta dos piquets dins lo sòu (lei dos fòcus), se pren una còrda non elastica (que sa longor es la soma constanta) e se n'estaca leis extremitats ai piquets; se mantèn la còrda tesada per mejan d'una cavilha (per plantar): la cavilha dessenha una ellipsa.
An aquela tecnica, se li ditz «l'ellipsa daujardinier».
Enmecanica celèsta, un còrs somés a l'atraccion gravitacionala d'un autre e que vira a son entorn, descriu unaorbita elliptica. Un dei fòcus de l'ellipsa coïncidís amb lo còrs atractor. L'excentricitat de la trajectòria depend dei condicions inicialas. Cf. l'article subre leilèis de Kepler.