문제 은행 · 미적분 · 대학 미적분 · 매개변수와 극좌표

이차곡선

먼저 혼자 풀어 보고, 풀이로 확인한 다음, 아래 「한 번 더」 문제로 이어서 연습하세요.

APEX · 9.1절 · 44번대학 수준우리말 번역

요하네스 케플러는 태양계 행성들이 태양을 한 초점으로 하는 타원 궤도를 가진다는 것을 발견했다. 지구의 타원 궤도는 거리의 표준 단위로 쓰인다. 지구의 타원 궤도의 중심에서 한 꼭짓점까지의 거리가 1 천문단위, 즉 1 A.U. 이다.

다음 표는 세 행성의 궤도에 관한 정보를 나타낸 것이다.

중심에서 꼭짓점까지의 거리이심률수성0.387 A.U.0.2056지구1 A.U.0.0167화성1.524 A.U.0.0934\begin{array}{ccc} & \text{중심에서 꼭짓점까지의 거리} & \text{이심률} \\ \hline \text{수성} & \text{0.387 A.U.} & \text{0.2056} \\ \text{지구} & \text{1 A.U.} & \text{0.0167} \\ \text{화성} & \text{1.524 A.U.} & \text{0.0934}\end{array}

(a) 타원에서 c2=a2−b2c^2=a^2-b^2 이고 e=c/ae=c/a 임을 알면 bb 를 aa 와 ee 로 나타낼 수 있다. b=a1−e2b=a\sqrt{1-e^2} 임을 보이세요. (b) 각 행성에 대해 타원 궤도의 방정식을 x2a2+y2b2=1\displaystyle \frac{x^2}{a^2}+\frac{y^2}{b^2}=1 꼴로 구하세요. (이 꼴은 중심을 (0,0)(0,0) 에 놓은 것이지만, 태양의 위치는 행성마다 다르다.) (c) 태양이 원점에 오도록 방정식을 평행이동하세요. 세 타원 궤도의 그래프를 그리세요.

영어 원문 보기

Johannes Kepler discovered that the planets of our solar system have elliptical orbits with the Sun at one focus. The Earth's elliptical orbit is used as a standard unit of distance; the distance from the center of Earth's elliptical orbit to one vertex is 1 Astronomical Unit, or A.U.

The following table gives information about the orbits of three planets.

Distance from center to vertexeccentricityMercury0.387 A.U.0.2056Earth1 A.U.0.0167Mars1.524 A.U.0.0934\begin{array}{ccc} & \text{Distance from center to vertex} & \text{eccentricity} \\ \hline \text{Mercury} & \text{0.387 A.U.} & \text{0.2056} \\ \text{Earth} & \text{1 A.U.} & \text{0.0167} \\ \text{Mars} & \text{1.524 A.U.} & \text{0.0934}\end{array}

(a) In an ellipse, knowing c2=a2−b2c^2=a^2-b^2 and e=c/ae=c/a allows us to find bb in terms of aa and ee. Show b=a1−e2b=a\sqrt{1-e^2}. (b) For each planet, find equations of their elliptical orbit of the form x2a2+y2b2=1\displaystyle \frac{x^2}{a^2}+\frac{y^2}{b^2}=1. (This places the center at (0,0)(0,0), but the Sun is in a different location for each planet.) (c) Shift the equations so that the Sun lies at the origin. Plot the three elliptical orbits.

정답·풀이 보기

(a) e=c/ae=c/a 를 cc 에 대해 풀면 c=aec=ae 이다. 따라서 a2e2=a2−b2a^2e^2=a^2-b^2 이고, b2=a2−a2e2b^2=a^2-a^2e^2 이다. 이로부터 결과를 얻는다. (b) 수성: x2/(0.387)2+y2/(0.3787)2=1x^2/(0.387)^2 + y^2/(0.3787)^2=1

지구: x2+y2/(0.99986)2=1x^2+y^2/(0.99986)^2 = 1

화성: x2/(1.524)2+y2/(1.517)2=1x^2/(1.524)^2+y^2/(1.517)^2=1 (c) 수성: (x−0.08)2/(0.387)2+y2/(0.3787)2=1(x-0.08)^2/(0.387)^2 + y^2/(0.3787)^2=1

지구: (x−0.0167)2+y2/(0.99986)2=1(x-0.0167)^2+y^2/(0.99986)^2 = 1

화성: (x−0.1423)2/(1.524)2+y2/(1.517)2=1(x-0.1423)^2/(1.524)^2+y^2/(1.517)^2=1

원본 교재 풀이(영어)

(a) Solve for cc in e=c/ae=c/a: c=aec=ae. Thus a2e2=a2−b2a^2e^2=a^2-b^2, and b2=a2−a2e2b^2=a^2-a^2e^2. The result follows. (b) Mercury: x2/(0.387)2+y2/(0.3787)2=1x^2/(0.387)^2 + y^2/(0.3787)^2=1

Earth: x2+y2/(0.99986)2=1x^2+y^2/(0.99986)^2 = 1

Mars: x2/(1.524)2+y2/(1.517)2=1x^2/(1.524)^2+y^2/(1.517)^2=1 (c) Mercury: (x−0.08)2/(0.387)2+y2/(0.3787)2=1(x-0.08)^2/(0.387)^2 + y^2/(0.3787)^2=1

Earth: (x−0.0167)2+y2/(0.99986)2=1(x-0.0167)^2+y^2/(0.99986)^2 = 1

Mars: (x−0.1423)2/(1.524)2+y2/(1.517)2=1(x-0.1423)^2/(1.524)^2+y^2/(1.517)^2=1

한 번 더 — 비슷한 문제APEX · 9.1절 · 6번우리말 번역

빈칸을 채우세요: 타원과 쌍곡선은 같은 반사 성질을 가진다고 말할 수 있다. "한 초점에서 나온 광선은 원뿔곡선에서 반사되어 다른 초점을 지나는 _____ 을(를) 따라 나아간다."

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