圓錐曲線
正焦弦(latus rectum)
/ LAY-tus REK-tum /
若你站在圓錐曲線的焦點往正前方看——沿著平行於準線、垂直於軸的一條線——你跨過的那條曲線之弦就是正焦弦(拉丁文意為「直邊」)。它是圓錐曲線恰在焦點處有多「寬」的一個整齊、固定的量度,並且不斷出現在圓錐曲線的公式中。
精確地說,正焦弦是通過焦點且垂直於長軸(或貫軸)的弦,其端點落在曲線上。它的長度有乾淨的公式:對拋物線 x^2 = 4py,正焦弦長為 |4p|;對半軸為 a 與 b 的橢圓或雙曲線,正焦弦長為 2b^2/a。它的一半,即半正焦弦,記為 l = b^2/a(對拋物線 l = 2p),這個單一的數 l 是圓錐曲線天然的「大小尺度」——它恰好是極座標式 r = l / (1 +- e cos theta) 中出現的值。
為何要管它?因為半正焦弦連同離心率 e,以最乾淨的方式完全決定一條圓錐曲線的形狀與大小。在軌道力學中,l 與 e 正是天文學家用來描述軌道的兩個數,而正焦弦在描繪時還多給你兩個精確的點(弦的兩端),就位於焦點旁邊。
對拋物線 x^2 = 8y,此處 4p = 8,故正焦弦長為 8;其端點為 (-4, 2) 與 (4, 2),與焦點 (0, 2) 同高。對橢圓 x^2/25 + y^2/9 = 1,a = 5、b^2 = 9,故正焦弦長為 2b^2/a = 18/5 = 3.6,半正焦弦為 l = 9/5 = 1.8。
正焦弦是橫越軸的焦弦;其半 l = b^2/a 是極座標式的尺度。
「正焦弦」(複數 latera recta)指整條弦;b^2/a 是半正焦弦,恰為一半。把兩者搞混會使答案差一倍,所以要確認公式要的是整條弦還是它的一半。
又稱
另見