圓錐曲線

退化圓錐曲線(degenerate conic)

並非每一道圓錐切痕都給出優雅的曲線。若你的切割平面通過圓錐的頂點——兩半相接的那個尖端——「曲線」便塌陷成扁平、骨架般的東西:一個點、一條直線,或交叉的一對線。這些縮水的殘餘就是退化圓錐曲線,是這個家族的邊界情形。

幾何上有三種:以陡角通過頂點切割,得到兩條相交的線(壓扁到漸近線的雙曲線);通過頂點且與圓錐相切,得到一條線(重合的線,塌陷的拋物線);以淺角通過頂點,只有頂點本身同時落在其上,給出一個點(縮成中心的橢圓)。代數上,同一條方程式 Ax^2 + Bxy + Cy^2 + Dx + Ey + F = 0 在圓錐「可因式分解」或無真正內部時便產生這些。例如 x^2 - y^2 = 0 因式分解為 (x - y)(x + y) = 0,即一對線 y = x 與 y = -x;x^2 + y^2 = 0 只有單一實點 (0, 0);x^2 = 0 是重合線 x = 0;而 x^2 + y^2 = -1 根本沒有實點(「空」或虛圓錐曲線)。

退化圓錐曲線之所以重要,因為它們是分類誠實的邊緣:判別式檢驗說出類型卻看不見退化,所以對二次一般式的徹底分析必須檢查圓錐曲線是否已塌陷。它們也自然地作為極限出現——把橢圓擠到兩焦點相撞並縮小,你便抵達一個點;把雙曲線的兩支併到它們的漸近線上,你便抵達交叉線情形。

方程式 x^2 - 4y^2 = 0 因式分解為 (x - 2y)(x + 2y) = 0,故為相交於原點的一對線 x = 2y 與 x = -2y——一條退化的雙曲線(即它自己的漸近線)。而 x^2 + 3y^2 = 0 只被 x = 0、y = 0 滿足:一個縮成單點 (0, 0) 的退化橢圓。

通過頂點時,圓錐曲線塌陷為一個點、一條線或交叉的一對線。

退化圓錐曲線仍是某二次一般式的解集,但它不是「真正的」拋物線、橢圓或雙曲線——它已失去定義那些曲線的彎曲。判別式無法察覺這點;你須以因式分解或行列式條件來檢查。

又稱
degenerate case of a conic退化二次曲線