Një elips (e kuqe) i marrë si kryqëzim i njëkoni me një plan të pjerrët. Elipsi: shënimevertex - kulmi ,focus - vatra,center - qendra,semi-minor axis - gjysëmboshti i vogël,semi-major axis - gjysëmboshti i madh Elipsat: shembuj me jashtëqendërsi në rritje
Nëmatematikë, njëelips është një kurbë e rrafshët që rrethon dy pika vatrore, i tillë që për të gjitha pikat në kurbë, shuma e dy distancave me pikat vatrore është një konstante. Elipsi është përgjithësimi i njërrethi, i cili është lloj i veçantë i elipsit në të cilin dy vatrat janë të njëjta. Zgjatja e një elipsi matet me jashtëqendërsinë, një numër që varion nga ( rasti kufizues i një rrethi) në (rasti kufizues i zgjatjes së pafundme, jo më një elips, por njëparabolë ).
Një elips ka një zgjidhje të thjeshtëalgjebrike për sipërfaqjen e tij dhe një pjese të tij, por vetëm përafërsi për perimetrin e tij, për të cilin kërkohet integrimnumerik për të marrë një zgjidhje të saktë.
Në mënyrë analitike, ekuacioni i një elipsi standard të përqendruar në origjinë me gjerësi dhe lartësi është:
Duke supozuar, vatrat janë për . Ekuacioni standard parametrik është:
Elipsi është lloji imbyllur iprerjeve konike: një kurbë e rrafshit që gjurmon prerjen e një koni me një plan (shih figurën). Elipsat kanë shumë ngjashmëri me dy format e tjera të seksioneve konike, parabolat dhe hiperbolat, të cilat të dyja janë tëhapura dhe të pakufizuara . Një prerje e tërthortë i pjerrët i njëcilindri është gjithashtu një elips.
Elipsat janë të zakonshme nëfizikë,astronomi dheinxhinieri . Për shembull, orbita e secilit planet nëSistemin Diellor është përafërsisht një elips me Diellin në një pikë vatrore. E njëjta gjë vlen dhe për hënat që rrotullohen rreth planeteve dhe të gjitha sistemet e tjera të dy trupave astronomikë. Format e planetëve dhe yjeve shpesh përshkruhen mirë ngaelipsoidët . Një rreth i parë nga një kënd anësor duket si një elips.
Emri,ἔλλειψις (élleipsis, "heqje") , u dha ngaApollonius i Pergës në veprën e tijKoniket.
Elipsi: përcaktimi nga shuma e distancave vatrore Elipsi: përcaktimi nga fokusi dhe vija drejtuese rrethore
Një elips mund të përkufizohet gjeometrikisht si një grup ose vendndodhje pikash në rrafshin Euklidian:
Jepen dy pika fikse të quajtura vatra dhe një distancë e cila është më e madhe se largësia ndërmjet vatrave, elipsa është bashkësia e pikave të tillë që shuma e largësive është e barabartë me:
Pika e mesit e segmentit që bashkon vatra quhetqendra e elipsit. Vija që kalon nëpër vatra quhetboshti kryesor, dhe vija pingul me të përmes qendrës ështëboshti i vogël . Boshti kryesor takon elipsin në dykulme, të cilët kanë distancë në qendër. Distanca e vatrave në qendër quhetdistanca vatrore ose jashtëqendërsi lineare. Herësi ështëjashtëqendërsia .
Rasti jep një rreth dhe përfshihet si një lloj i veçantë elipsi.
Forma standarde e një elipsi në koordinata karteziane supozon se origjina është qendra e elipsit, boshtix është boshti kryesor dhe:
vatrat janë pikat ,
kulmet janë .
Për një pikë arbitrare largësia nga vatra është dhe nga vatra . Prandaj pika është në vijë për:
Duke përdorur marrim ekuacionin standard i cili jepet nga formula:
Një drejtëz e çfarëdoshme e pret një elipsë në 0, 1 ose 2 pika, përkatësisht të quajturavijë e jashtme,tangjente dhesekante . Përmes çdo pike të një elipsi ka një tangjente unike. Tangjentja në një pikë të elipsit ka ekuacionin e koordinatave:
Një vijë e çfarëdoshme e pret një elipsë në 0, 1 ose 2 pika, përkatësisht të quajturavijë e jashtme,tangjente dhesekante . Përmes çdo pike të një elipsi ka një tangjente unike. Tangjentja në një pikë të elipsit ka ekuacionin e koordinatave:Stampa:NumBlk
Parametrit (i quajturanomali jashtëqendërsie në astronomi) nuk është këndi i me boshtin oX, por ka një kuptim gjeometrik të dhënë nga Philippe de La Hire (shihVizatimi i elipseve më poshtë).[1]
ku dhe janë përkatësisht gjatësitë e gjysëmboshtit të madh dhe gjysëmboshtit të vogël. Formula e sipërfaqes është intuitive: filloni me një rreth me rreze (kështu është sipërfaqja e saj ) dhe e shtrini atë me një faktor për të bërë një elips. Kjo shkallëzon zonën me të njëjtin faktor:[3] Megjithatë, përdorimi i së njëjtës qasje për perimetrin do të ishte i gabuar - krahasoniintegralet dhe . Është gjithashtu e lehtë të vërtetohet me rigorozitet formula e zonës duke përdorur integrimin.
Integrali i dytë është zona e një rrethi me rreze kjo eshte, Kështu që
Zona e mbyllur nga një elips i anuar është .
Deri më tani kemi trajtuarelipsë të ngritur, boshtet kryesore dhe të vogla të të cilëve janë paralele me dhe sëpata. Megjithatë, disa zbatime kërkojnëelipsë të pjerrët. Në optikën e rrezeve me grimca të ngarkuara, për shembull, zona e mbyllur e një elipsi të ngritur ose të pjerrët është një veti e rëndësishme e rrezes,emetimi i saj. Në këtë rast ende zbatohet një formulë e thjeshtë, domethënë
ku, janë përgjimet dhe, janë vlerat maksimale. Ky përfundim rrjedh drejtpërdrejt nga teorema e Apollonit .
Në përgjithësi, gjatësia e harkut të një pjese të perimetrit, si funksion i këndit të tendosur (ose abshisat e çdo dy pikave në gjysmën e sipërme të elipsit), jepen nga një integral eliptik jo i plotë. Gjysma e sipërme e një elipsi parametrizohet nga
Pastaj gjatësia e harkut nga te është:
Kjo është e barabartë me
ku është integrali eliptik jo i plotë i llojit të dytë me parametër
Modeli i valës së një pikëze të vogël të rënë në merkur në njërën vatër të elipsit
Nëse sipërfaqja e ujit ngacmohet në një nga vatrat e një rezervuari uji eliptik, valët rrethore të këtij ngacmimi, pasireflektohen nga muret, konvergjojnë njëkohësisht në një pikë të vetme:vatrën e dytë . Kjo është pasojë e gjatësisë totale të udhëtimit që është e njëjtë përgjatë çdo shtegu reflektimi midis dy vatrave.
Në mënyrë të ngjashme, nëse një burim drite vendoset në një vatër të njëpasqyre eliptike, të gjitha rrezet e dritës në rrafshin e elipsit reflektohen në vatrën e dytë. Meqenëse asnjë kurbë tjetër e lëmuar nuk ka një veti të tillë, ajo mund të përdoret si një përkufizim alternativ i një elipsi. (Në rastin e veçantë të një rrethi me një burim në qendër, e gjithë drita do të reflektohej përsëri në qendër. ) Nëse elipsi rrotullohet përgjatë boshtit të tij kryesor për të prodhuar një pasqyrë elipsoidale, kjo veti vlen për të gjitha rrezet jashtë burimit. Përndryshe, një pasqyrë cilindrike me prerje tërthore eliptike mund të përdoret për të fokusuar dritën nga një llambë fluoreshente lineare përgjatë një vije letre; pasqyra të tilla përdoren në disaskanera dokumentesh .
Në përgjithësi, në problemin e rëndesës me dy trupa, nëse të dy trupat janë të lidhur me njëri-tjetrin (d.m.th., energjia totale është negative), orbitat e tyre janë elipsa tëngjashëm me bariqendrën e përbashkët që është një nga vatrat e çdo elipsi. Vatra tjetër i secilit elips nuk ka asnjë domethënie fizike të njohur. Orbita e secilit trup në kuadrin e referencës së tjetrit është gjithashtu një elips, me trupin tjetër në të njëjtën vatër.
Orbitat eliptike Kepleriane janë rezultat i çdo force tërheqëse të drejtuar sipas rrezes (rrezore). Forca është në përpjesëtim të zhdrejtë me katrorin e largësisë. Kështu, në parim, lëvizja e dy grimcave të ngarkuara në mënyrë të kundërt në hapësirën boshe do të ishte gjithashtu një elips. (Megjithatë, ky përfundim injoron humbjet për shkak tërrezatimit elektromagnetik dheefekteve kuantike, të cilat bëhen të rëndësishme kur grimcat lëvizin me shpejtësi të madhe. )
Për orbitat eliptike, marrëdhëniet e dobishme që përfshijnë jashtëqendërsinë janë:
.
është rrezja në apoaps (largësia më e largët)
është rrezja në periaps (largësia më e afërt)
është gjatësia e gjysëmboshtit të madh
Gjithashtu, për sa i përket dhe, gjysëmboshti i madh është mesatarja e tyrearitmetike, boshti gjysmë i vogël është mesatarja e tyre gjeometrike dheparametri është mesatarja e tyre harmonike . Me fjale te tjera,
Zgjidhja e përgjithshme për një lëkundësi harmonik në dy ose më shumë dimensione është gjithashtu një elips. I tillë është rasti, për shembull, i një lavjerrësi të gjatë që lëviz në dy dimensione; i një mase të ngjitur në një pikë fikse nga një sustë krejtësisht elastike; ose i çdo objekti që lëviz nën ndikimin e një force tërheqëse që është drejtpërdrejt e përpjesshme me largësinë e tij nga një tërheqës fiks. Megjithatë, ndryshe nga orbitat Kepleriane, këto "orbita harmonike" kanë qendrën e tërheqjes në qendrën gjeometrike të elipsit dhe kanë ekuacione mjaft të thjeshta të lëvizjes.
Nëelektronikë, faza relative e dy sinjaleve sinusoidale mund të krahasohet duke i ushqyer ato në hyrjet vertikale dhe horizontale të njëoshiloskopi . Nëse shfaqja e figurës Lissajous është një elips, dhe jo një vijë e drejtë, të dy sinjalet janë jashtë fazës.
Dy ingranazhe jo rrethore me të njëjtin skicë eliptike, secila duke u rrotulluar rreth një vatre dhe të pozicionuara në këndin e duhur, rrotullohen pa probleme duke ruajtur kontaktin gjatë gjithë kohës. Përndryshe, ato mund të lidhen me njëzinxhir lidhës ose rrip kohues, ose në rastin e një biçiklete unaza kryesore e zinxhirit mund të jetë eliptike ose një vezake e ngjashme me një elips në formë. Ingranazhe të tilla eliptike mund të përdoren në pajisjet mekanike për të prodhuarshpejtësi këndore oseçift rrotullues të ndryshueshëm nga një rrotullim konstant i boshtit lëvizës, ose në rastin e një biçiklete për të lejuar një shpejtësi të ndryshme rrotullimi të manivelit me përparësi mekanike të ndryshueshme.
Ingranazhet eliptike të biçikletave e bëjnë më të lehtë që zinxhiri të rrëshqasë nga dhëmbëzimi kur ndërron marshin.[5]
Një shembull i zbatimit të ingranazheve do të ishte një pajisje që mbështjell fijen mbi një bobine konike në një makinë tjerrëse . Bobina do të duhet të mbështillet më shpejt kur filli është afër majës sesa kur është afër bazës.[6]
Në burimet e dritës EUV të prodhuara nga plazma lazer të përdorura në litografinë me mikroçip, drita EUV gjenerohet nga plazma e pozicionuar në fokusin parësor të një pasqyre elipsoidale dhe mblidhet në fokusin dytësor në hyrjen e makinës së litografisë.[7]
Nëstatistikë, një vektor i rastësishëm bivariant ka shpërndarje të dyfishtë eliptike nëse konturet e tij me izo-densitet - lokacione me vlera të barabarta të funksionit të densitetit - janë elipse. Koncepti shtrihet në një numër arbitrar të elementeve të vektorit të rastësishëm, në të cilin rast në përgjithësi konturet e izo-densitetit janë elipsoidë. Një rast i veçantë është shpërndarja normale multivariate . Shpërndarjet eliptike janë të rëndësishme nëfinancë sepse nëse normat e kthimit të aktiveve shpërndahen bashkërisht në mënyrë eliptike, atëherë të gjitha portofolet mund të karakterizohen plotësisht nga mesatarja dhe varianca e tyre - domethënë, çdo dy portofole me pritje dhe variancë të njëjtë të kthimit të portofolit kanë shpërndarje identike kthimi të portofolit.[8][9]
Ndonjëherë është e dobishme të gjesh elipsin kufizues minimal të një grup pikash. Metoda elipsoide është mjaft e dobishme për zgjidhjen e këtij problemi.
↑K. Strubecker:Vorlesungen über Darstellende Geometrie, GÖTTINGEN,VANDENHOECK & RUPRECHT, 1967, p. 26
↑Lawrence, J. Dennis,A Catalog of Special Plane Curves, Dover Publ., 1972.