アプリ「okke」で効率よく学ぶ!

二次曲線の極方程式


概要

という形の極方程式は、 の値によってさまざまな形の二次曲線を表す。

この は実は離心率で、上の極方程式の分類は離心率による分類と同じく

  • :楕円
  • :放物線
  • :双曲線

となる。

説明

まず、ある定点 をとり、 を通らない定直線 を考えて、 からの距離の比が であるような点 の軌跡を考えると、

  • :楕円
  • :放物線
  • :双曲線

を表す。この のことを離心率という。

Untitled 1 P1 57.png

ここで、今回考えている極方程式 を変形してみる。

この式をグラフ上で捉えると、

Untitled 1 P1 56.png

となるので、極方程式 が描く図形は、上の離心率の定義において 定点 としたときの点 の軌跡に含まれることがわかる。

(ここでは点 が第1象限にあるとして図を書いているが、どの象限にあっても同様)

よって、極方程式 が離心率 と同じ分類によってさまざまな二次曲線を表すことが納得できる。

補足

極方程式

についても、

と変形できるので、 が表すグラフを原点に関して対称に移動( 回転) させたグラフとなって、同様に二次関数を表すことになる。

また、 の場合、つまり双曲線の場合の細かい話として、離心率の定義からは双曲線の両側の軌跡が導かれるものの、極方程式 で考えた場合には双曲線の片側の軌跡のみを表す事になる。

一方で、極方程式では負の を認める考え方(教科書にも記載あり)もあり、その定義に従うと、極方程式 は双曲線の両側を表すことになる。

興味がある方は、ぶおとこばってんのこの動画で深掘りしてみよう。

タグ

# 二次曲線の極方程式
# 極座標表示
# 極座標
# 二次曲線
# 楕円
# 離心率
# 離心率による2次曲線の判別
# 双曲線
# 放物線