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[7]極方程式と2次曲線

●極方程式の意味

万有引力に従う天体軌道は、さまざまな離心率の2次曲線で表現することができます。下に、惑星・小惑星・すい星の軌道を分類した図を示します。これらの軌道の「焦点」に太陽があり、「離心率」で軌道の形が決まります。

  • 離心率>1: 双曲線
  • 離心率=1: 放物線
  • 離心率<1: 楕円

離心率から2次曲線の方程式を求めるには、極方程式から始めます。本項では、2次曲線に関する問題のみを紹介し、その他の問題は「媒介変数と極座標」の項で解説します。

[例題1]極方程式と2次曲線(新作問題)

●極方程式の例題

極方程式と直交座標の間は極座標を経由します。以降例題を3題紹介します。

[例題2]極方程式と2次曲線の基本問題(新作問題)

以降いずれの例題も極方程式で表せるということは、楕円のみならず、双曲線や放物線でも成立するということです。

[例題3]極方程式と2次曲線の弦の問題(新作問題)

[例題4]極方程式と楕円の直交する径の逆2乗和問題(新作問題)

[例題5]極方程式と楕円の三等分径の逆2乗和問題(新作問題)