La elipse es el lugar geométrico de los puntos del plano cuya suma de las distancias a los dos focos (puntos interiores fijos F1 y F2) es constante. Es decir, para todo punto a de la elipse, la suma de las distancias d1 y d2 es constante.
También podemos definir la elipse como una cónica, consecuencia de la intersección de un cono con un plano oblicuo que no corta la base.
Elementos de la elipse
Los elementos más importante de la elipse son:
- Focos: son los puntos fijos F1 y F2 que generan la elipse. La suma de las dos distancias de cualquier punto de la elipse a los dos focos (d1 y d2) es constante.
- Distancia focal (2c): distancia entre los dos focos. Es decir, F1F2=2c. c es la semidistancia semifocal.
- Centro: es el punto medio de los dos focos (O).
- Semieje mayor: longitud del segmento CI o CK (a). La longitud es mayor (o igual en el caso de lacircunferencia) a la del semieje menor. La suma de las distancias de cualquier punto de la elipse a los focos es constante y ésta es igual a dos veces el semieje mayor:
- Semieje menor: longitud del segmento CJ o CL (b). Ambos semiejes son los dos ejes de simetría de la elipse. Existe una fórmula que relaciona los dos semiejes y la semidistancia focal:Como vemos en el dibujo, esta relación cumple el teorema de Pitágoras.
- Radios vectores: los radios vectores de cualquier punto de la elipse (P=(x,y)) son los dos segmentos que lo unen con los dos focos. PF1 y PF2 (en el dibujo, d1 y d2).
- Vértices: son los puntos resultantes de la intersección de la elipse con la recta que pasa por los focos,F1F2, y su perpendicular que pasa por el centro. Es decir, son los puntos I, J, K y L
Ecuación de la elipse
Los puntos pertenecientes a la elipse (x,y) son los puntos del plano que cumplen que la suma de su distancia a los dos focos es constante. Laecuación de la elipse es la siguiente:
En el caso de que la elipse esté centrada (el centro es el punto (0,0)), la ecuación es:
Área de la elipse
El área comprendida dentro de una elipse es π veces el producto de los dos semiejes (a y b).
En el caso de que los dos semiejes sean iguales (r=a=b), su fórmula es la misma que el área comprendida dentro de una circunferencia (o lo que es lo mismo, el área del círculo):
Perímetro de la elipse
El cálculo del perímetro de la elipse (o longitud de la elipse) es muy difícil, aunque no lo parezca. Requiere de integrales complicadas para su cálculo. Existen fórmulas que aproximan el cálculo hasta valores bastante exactos. Existe una aproximación con menos del 5% de error, siempre que el semieje mayor (a) no sea mucho más grande que el menor (b):
El matemático Ramanujan dio una aproximación más exacta que la anterior :
Excentricidad de la elipse
La excentricidad de una elipse (e) es un valor que determina la forma de la elipse, en el sentido de si es más redondeada o si se aproxima a un segmento. Sea c la semidistancia focal y a el semieje mayor:
La excentricidad puede tomar valores entre 0 y 1 (0≤e≤1). Es 0 cuando la elipse es una circunferencia. En este caso los semiejes mayor y menor son iguales y los focos (F1 y F1) coinciden en el centro de la elipse. Cuando la excentricidad crece y tiende a 1, la elipse se aproxima a un segmento.
Existe otra fórmula que calcula la excentricidad a partir de los dos semiejes (a y b).
Esta fórmula se obtiene a partir de la anterior ya que se cumple que:
