圓錐曲線

拋物線(parabola)

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丟出一顆球看它的路徑;把碟形天線對準天空;描出汽車車燈反光罩的截面。每一個都是拋物線——那條向一個方向永遠張開的柔和 U 形曲線。它是圓錐曲線中最簡單的一條,也是孩子最早遇見的一條,因為 y = x^2 的圖形正是這條曲線。

精確地說,拋物線是所有「到一個定點與到一條定線等距」的點所成的集合:那個定點稱為焦點,那條定線稱為準線。取焦點 F 與準線 d;點 P 落在拋物線上,恰當它到 F 的距離等於它到 d 的垂直距離。把焦點放在 (0, p)、準線放在 y = -p,這份平衡給出乾淨的方程式 x^2 = 4py,其中 p 是頂點到焦點的距離。位於焦點與準線正中間的最低點是頂點;過焦點且垂直於準線的直線是對稱軸,曲線在這條軸的兩側恰為鏡像。

為何重要?拋物線是離心率恰為 e = 1 的唯一圓錐曲線,正好坐落在封閉的橢圓與張開的雙曲線之間的邊界上。它的反射性質——任何平行於軸射入的光線都反射到焦點,而置於焦點的光源則射出平行光束——正是車燈、手電筒、望遠鏡與碟形天線採用拋物面的原因。而在只受重力(忽略空氣)作用下,被丟出的物體確實沿拋物線飛行,這是伽利略最先證明的事實。

對於 x^2 = 8y,比對 4p = 8 得 p = 2:頂點為 (0, 0),焦點為 (0, 2),準線為直線 y = -2。檢查曲線上的點 (4, 2):它到焦點的距離為 sqrt((4-0)^2 + (2-2)^2) = 4,它向下到準線 y = -2 的距離為 |2 - (-2)| = 4。兩者相等,理應如此。

到焦點與到準線等距,定出拋物線上的每一點。

拋物線並非任何 U 形:懸掛的鏈條形成的是懸鏈線而非拋物線,兩者外觀相似卻服從不同方程式。「拋物線」專指離心率 e = 1 的圓錐曲線,即二次式的圖形。

又稱
conic of eccentricity 1二次曲線之一