蛋圆曲线的公式

如题所述

设准线为椭圆的正劈锥面方程为 x^2 / a^2 + y^2 / z^2 = 1,其轴为 x 轴,准线为 x^2 / a^2 + y^2 / b^2 = 1,以平行于劈锥面轴的平面
z = ky + b 去截正劈锥面,得交线为 x^2 / a^2 + y^2 / b^2 = 1
{ z = ky + b (2),将(2)投影到 xOy 平面上,即得蛋圆标准方程(1),见图1。
仿椭圆参数方程,引入角参数 t ,蛋圆参数方程为
{ x = a cos t
y = b sin t / ( 1-k sin t) (∣k∣﹤1) (3)。令(1)在三维直角坐标系中绕 y 轴旋转,得出旋转蛋球面方程(详见图2):
蛋圆(1)的取值范围:a > 0, b > 0, ︱k︱< 1。
因为 k 是平面 ky + b 对于 zOx 坐标面的斜率,︱k︱﹥ 1时,平面在正劈锥面上不能截到封闭的卵形线,k = 0 时(1)成为特例——椭圆。b = 0 时(1)成为两条直线: —a ≤ x ≤ a ;
-b / (1 + k) ≤ y ≤ b / (1 - k)。
蛋圆(1)内线段:(1)与 x 轴两个交点的连接线段称“横径”,其长度记为 2r,横径被其中点所分成的两个线段称“对称半径”,其长度记为r ,r = a ;(1)以 y 轴为唯一对称轴,是偶函数,(1)与其对称轴的两个交点间的线段称“直径”,其长度记为 d ,
d = b / (1-k) - [-b/ (1 + k )] = 2b /(1-k^2);直径与横径的比值称圆度记为u,u = d / 2r = b / a(1-k^2),当u = 1时蛋圆变为特例——圆,当u → 0 时蛋圆越来越矮胖,当u →∞时蛋圆越来越瘦长。
由于蛋圆(1)是已知唯一的三参数蛋圆曲线,调节a、b、k三个参数比例,可以无限逼近符合定义的任何蛋圆,包括获得比椭圆方程式更精确地逼近真实的地球外形方程式。
图3:计算机绘制的立体蛋圆——蛋球面
(方程式为:(x^2 + z^2) /16 + y^2/(0.2y +5)^2= 1)
图4:上海世博文化中心(从模型纪念品可见其俯视图为平面蛋圆曲线)

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第1个回答  2022-01-09

卵圆示意图

三次卵圆方程:

三次卵圆方程

四次卵圆方程:

四次卵圆方程

参数式卵圆方程:

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