椭圆公式

2022-04-08 教育 113阅读
椭圆面积公式S=π(圆周率)×a×b(其中a,b分别是椭圆的半长轴,半短轴的长).

中文名:椭圆面积公式
表达式:S=π×a×b
应用学科:数学
适用领域范围:几何数学
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面积公式

S=π(圆周率)×a×b(其中a,b分别是椭圆的半长轴,半短轴的长).或S=π(圆周率)×A×B/4(其中A,B分别是椭圆的长轴,短轴的长).

c1c2clone可以依据关于圆的有关公式,类比出关于椭圆公式.

定理内容
如果一条固定直线被甲乙两个封闭图形所截得的线段比都为k,那么甲面积是乙面积的k倍。

那么x^2/a^2+y^2/b^2=1(a>b>0)的面积为π*a^2*b/a=πab

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因为两轴焦点在0点,所以椭圆的面积可以分为4个相等的部分,分别是+x+y、-x+y、-x-y、+x-y四个区域,所以只要求出一个象限间所夹的面积,然后再乘以4就可以得到整个椭圆的面积。拣最简单的来吧,先求第一象限所夹部分的面积。根据定积分的定义及图形的性质,我们可以把这部分图形无限分为底边在x轴上的小矩形,整个图形的面积就等于这些小矩形面积和的极限。现在应用元素法,在图形中任找取一点,然后再取距这点距离无限近的另一个点,这两点间的距离记做dx,然后取以dx为底边,两点分别对应的y为高,与曲线相交够成的封闭的小矩形的面积s,显然,s=y*dx现在求s的定积分,即大图形的面积S,S=∫[0:a]ydx意思是求0到a上y关于x的定积分步骤:(第一象限全取正,后面不做说明)S=∫[0:a]ydx=∫[0:a]|sqr(b^2-b^2*x^2/a^2)|dx设x^2/a^2=sin^2t则∫[0:a]|sqr(b^2-b^2*x^2/a^2)|dx=∫[0:pi/2]b*costd(a*sint)pi=圆周率∫[0:pi/2]b*costd(a*sint)=∫[0:pi/2]b*a*cos^2tdtcos^2t=1-sin^2t∫[0:pi/2]b*a*cos^2tdt=[a*b*t](0:pi/2)-∫[0:pi/2]b*a*sin^2tdt这里需要用到一个公式:∫[0:pi/2]f(sinx)dx=∫[0:pi/2]f(cosx)dx证明如下sinx=cos(pi/2-x)设u=pi/2-x则∫[0:pi/2]f(sinx)dx=∫[pi/2:0]f(cosu)d(pi/2-u)=-∫[0:pi/2]f(sinu)d(pi/2-u)=∫[0:pi/2]f(sinu)du=∫[0:pi/2]f(sinx)dx则∫[0:pi/2]b*a*cos^2tdt=[a*b*t](0:pi/2)-∫[0:pi/2]b*a*sin^2tdt=a*b*(pi/2)-∫[0:pi/2]b*a*cos^2tdt那么2*∫[0:pi/2]b*a*cos^2tdt=a*b*(pi/2)则S=a*b*(pi/4)椭圆面积S_c=a*b*pi可见椭圆面积与坐标无关,所以无论椭圆位于坐标系的哪个位置,其面积都等于半长轴长乘以半短轴长乘以圆周率

导数方法
设椭圆x^2/a^2+y^2/b^2=1

取第一象限内面积有y^2=b^2-b^2/a^2*x^2

即y=√(b^2-b^2/a^2*x^2)

=b/a*√(a^2-x^2)

由于该式反导数为所求面积,观察到原式为圆方程公式*a/b,根据(af(x))'=a*f'(x),且x=a时圆面积为a^2π/4

可得当x=a时,1/4S=b/a*1/4*a^2*π=ab/4π

即S=abπ。

此方法比较容易理解。
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