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Coniche · Coniche

L'ellisse

Pianta due puntine su una tavola, fissa ai due chiodini gli estremi di un filo e fai scorrere una matita tenendo il filo sempre teso: disegni un'ellisse. È la curva delle orbite dei pianeti, con il Sole in un fuoco e non al centro. È anche la forma di certe gallerie dei sussurri, dove due persone si sentono perfettamente pur parlando piano. Perché proprio i fuochi? Lo scopriremo in questa pagina.

L'ellisse come luogo geometrico

Definizione di ellisse: il punto P percorre la curva e le distanze da F1 e F2 variano, ma la loro somma resta 2a. F₁ F₂ P PF₁ + PF₂ = 2a, sempre lo stesso valore

Ricorda che cos'è un luogo geometrico: l'insieme di tutti e soli i punti che soddisfano una proprietà. Prova a muovere il punto sulla circonferenza qui sotto.

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Data l'ellisse di equazione $\frac{x^2}{25} + \frac{y^2}{9} = 1$, determina le coordinate dei suoi vertici, quelle dei suoi fuochi e il valore della sua eccentricità.

Data l'ellisse di equazione $\frac{x^2}{25} + \frac{y^2}{9} = 1$, determina le coordinate dei suoi vertici, quelle dei suoi fuochi e il valore della sua eccentricità.

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Equazione canonica ed elementi

Elementi dell'ellisse con centro nell'origine: semiassi a e b, vertici, fuochi F1 e F2 e triangolo rettangolo con a² = b² + c². a b F₁(−c; 0) F₂(c; 0)
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Scrivi l'equazione canonica di un'ellisse centrata nell'origine delle coordinate, sapendo che uno dei suoi fuochi è il punto $F(4, 0)$ e che la lunghezza del suo asse…

Scrivi l'equazione canonica di un'ellisse centrata nell'origine delle coordinate, sapendo che uno dei suoi fuochi è il punto $F(4, 0)$ e che la lunghezza del suo asse maggiore è $10$.

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Un'ellisse ha il centro nel punto $C(-2, 3)$, il suo asse maggiore è parallelo all'asse delle ascisse e misura $12$ unità, e il suo asse minore misura $8$ unità. Scrivi…

Un'ellisse ha il centro nel punto $C(-2, 3)$, il suo asse maggiore è parallelo all'asse delle ascisse e misura $12$ unità, e il suo asse minore misura $8$ unità. Scrivi la sua equazione in forma canonica.

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Un'ellisse è centrata nell'origine e i suoi assi di simmetria coincidono con gli assi cartesiani. Se si sa che l'ellisse passa per i punti $A(2, \sqrt{3})$ e…

Un'ellisse è centrata nell'origine e i suoi assi di simmetria coincidono con gli assi cartesiani. Se si sa che l'ellisse passa per i punti $A(2, \sqrt{3})$ e $B(\sqrt{2}, \frac{\sqrt{15}}{2})$, trova l'equazione dell'ellisse e calcola la distanza esatta tra i suoi fuochi.

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L'eccentricità

Tre ellissi con eccentricità diversa: quasi circolare (e circa 0,2), intermedia (e circa 0,7) e molto allungata (e circa 0,97). e ≈ 0,2 (quasi circolare) e ≈ 0,7 e ≈ 0,97 (molto allungata)
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Calcola l'eccentricità dell'ellisse la cui equazione è $16x^2 + 25y^2 = 400$.

Calcola l'eccentricità dell'ellisse la cui equazione è $16x^2 + 25y^2 = 400$.

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L'orbita di Mercurio attorno al Sole è un'ellisse in cui il Sole occupa uno dei fuochi. La distanza minima di Mercurio dal Sole (perielio) è $46$ milioni di chilometri,…

L'orbita di Mercurio attorno al Sole è un'ellisse in cui il Sole occupa uno dei fuochi. La distanza minima di Mercurio dal Sole (perielio) è $46$ milioni di chilometri, e la distanza massima (afelio) è $70$ milioni di chilometri. Calcola l'eccentricità dell'orbita di Mercurio e la lunghezza del suo semiasse minore in milioni di chilometri.

Sole Perielio Afelio 46 Mkm 70 Mkm
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Ellisse traslata ed equazione generale

Se il centro è $C(x_0;\,y_0)$, l'equazione si ottiene sostituendo $x$ con $x-x_0$ e $y$ con $y-y_0$ (traslazione di vettore $(x_0;\,y_0)$):

$$\frac{(x-x_0)^2}{a^2}+\frac{(y-y_0)^2}{b^2}=1$$ Ellisse con centro traslato in (x₀; y₀), con i semiassi paralleli agli assi cartesiani. (x₀; y₀) centro traslato rispetto all'origine

Svolgendo i quadrati si ottiene l'equazione generale $Ax^2+By^2+Cx+Dy+E=0$ con $A$ e $B$ concordi (dello stesso segno). Per tornare alla forma canonica si completa il quadrato.

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A partire dall'equazione dell'ellisse $\frac{(x-1)^2}{16} + \frac{(y+4)^2}{9} = 1$, indica le coordinate del suo centro e la lunghezza dei suoi semiassi.

A partire dall'equazione dell'ellisse $\frac{(x-1)^2}{16} + \frac{(y+4)^2}{9} = 1$, indica le coordinate del suo centro e la lunghezza dei suoi semiassi.

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Data l'equazione generale $9x^2 + 4y^2 - 36x + 24y + 36 = 0$, dimostra che corrisponde a un'ellisse. Per farlo, esprimila in forma canonica e determina le coordinate del…

Data l'equazione generale $9x^2 + 4y^2 - 36x + 24y + 36 = 0$, dimostra che corrisponde a un'ellisse. Per farlo, esprimila in forma canonica e determina le coordinate del suo centro, dei suoi vertici e dei suoi fuochi.

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Punti e rette rispetto all'ellisse

Un punto $P(x_0;\,y_0)$ si confronta con l'ellisse $\dfrac{x^2}{a^2}+\dfrac{y^2}{b^2}=1$ calcolando $\dfrac{x_0^2}{a^2}+\dfrac{y_0^2}{b^2}$:

  • $<1$: $P$ è interno;

  • $=1$: $P$ appartiene all'ellisse;

  • $>1$: $P$ è esterno.

Una retta si studia con il sistema retta–ellisse: sostituendo si ottiene un'equazione di 2° grado e il segno di $\Delta$ decide:

  • $\Delta>0$: retta secante (due punti);

  • $\Delta=0$: retta tangente (un punto);

  • $\Delta<0$: retta esterna.

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Verifica se i punti $P(2, -3)$, $Q(5, 0)$ e $R(4, 2)$ sono interni, esterni o appartengono all'ellisse di equazione $\frac{x^2}{25} + \frac{y^2}{16} = 1$.

Verifica se i punti $P(2, -3)$, $Q(5, 0)$ e $R(4, 2)$ sono interni, esterni o appartengono all'ellisse di equazione $\frac{x^2}{25} + \frac{y^2}{16} = 1$.

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Studia la posizione reciproca della retta di equazione $2x + y - 5 = 0$ e dell'ellisse $\frac{x^2}{9} + \frac{y^2}{4} = 1$. Se si intersecano, trova le coordinate dei…

Studia la posizione reciproca della retta di equazione $2x + y - 5 = 0$ e dell'ellisse $\frac{x^2}{9} + \frac{y^2}{4} = 1$. Se si intersecano, trova le coordinate dei punti di intersezione.

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Tangenti all'ellisse

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Calcola i valori del parametro $k$ affinché la retta $x + 2y + k = 0$ sia tangente all'ellisse di equazione $x^2 + 4y^2 = 20$.

Calcola i valori del parametro $k$ affinché la retta $x + 2y + k = 0$ sia tangente all'ellisse di equazione $x^2 + 4y^2 = 20$.

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Trova le equazioni delle rette tangenti all'ellisse di equazione $\frac{x^2}{25} + \frac{y^2}{16} = 1$ passanti per il punto esterno $P(0, 5)$.

Trova le equazioni delle rette tangenti all'ellisse di equazione $\frac{x^2}{25} + \frac{y^2}{16} = 1$ passanti per il punto esterno $P(0, 5)$.

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Ellisse e luoghi geometrici

Molti problemi chiedono di trovare un luogo: si pone $P(x;\,y)$ generico, si scrive la condizione con le distanze, si elimina la radice elevando al quadrato e si semplifica. Per la somma delle distanze da due fuochi si ottiene sempre un'ellisse. Altri luoghi, come i punti con rapporto costante $e<1$ tra distanza da un fuoco e dalla direttrice, o le immagini di una circonferenza con ordinate moltiplicate per $k$ (con $0

Definizione con la direttrice

L'ellisse è anche il luogo dei punti $P$ per cui il rapporto tra la distanza da un fuoco e la distanza dalla direttrice corrispondente è costante e vale $e=\dfrac{c}{a}<1$. Le direttrici sono le rette $x=\pm\dfrac{a^2}{c}$.

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Trova l'equazione del luogo geometrico dei punti del piano $P(x, y)$ per i quali la somma delle distanze dai punti $F_1(-3, 0)$ e $F_2(3, 0)$ è sempre uguale a $10$.…

Trova l'equazione del luogo geometrico dei punti del piano $P(x, y)$ per i quali la somma delle distanze dai punti $F_1(-3, 0)$ e $F_2(3, 0)$ è sempre uguale a $10$. Semplifica l'espressione fino a ottenere l'equazione canonica di un'ellisse.

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Determina il luogo geometrico dei punti del piano la cui distanza dal punto $F(4, 0)$ è uguale alla metà della loro distanza dalla retta di equazione $x - 16 = 0$.…

Determina il luogo geometrico dei punti del piano la cui distanza dal punto $F(4, 0)$ è uguale alla metà della loro distanza dalla retta di equazione $x - 16 = 0$. Individua la conica ottenuta e calcola il suo centro e la lunghezza dei suoi semiassi.

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Considera la circonferenza di equazione $x^2 + y^2 = 100$. A ogni punto $A(x, y)$ della circonferenza si associa un punto $P(x, y')$ che ha la stessa ascissa, ma la cui…

Considera la circonferenza di equazione $x^2 + y^2 = 100$. A ogni punto $A(x, y)$ della circonferenza si associa un punto $P(x, y')$ che ha la stessa ascissa, ma la cui ordinata è il $60\%$ dell'ordinata di $A$. Dimostra che il luogo geometrico dei punti $P$ è un'ellisse e determina la sua equazione, il suo centro e i suoi fuochi.

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Ellisse e problemi di contesto

Nei problemi reali (ponti, gallerie, orbite) si sceglie un sistema di riferimento con l'origine al centro dell'ellisse e gli assi lungo i semiassi. Poi si traducono i dati in $a$, $b$, $c$ e si usa l'equazione.

Torna all'inizio: nelle gallerie dei sussurri ogni suono emesso da un fuoco, rimbalzando sulle pareti, arriva nell'altro fuoco dopo aver percorso sempre la stessa distanza $2a$.

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Un ponte di pietra su un fiume ha la forma di un semiarco ellittico. La larghezza del fiume (asse maggiore dell'ellisse) è $20\text{ m}$ e l'altezza massima dell'arco al…

Un ponte di pietra su un fiume ha la forma di un semiarco ellittico. La larghezza del fiume (asse maggiore dell'ellisse) è $20\text{ m}$ e l'altezza massima dell'arco al centro del fiume è $6\text{ m}$. Calcola a che altezza si trova l'arco a una distanza di $4\text{ m}$ dal centro del fiume.

20 m 6 m 4 m h = ?
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Si vuole progettare una finestra rettangolare inscritta in un vano ellittico di equazione $\frac{x^2}{16} + \frac{y^2}{9} = 1$. I lati del rettangolo devono essere…

Si vuole progettare una finestra rettangolare inscritta in un vano ellittico di equazione $\frac{x^2}{16} + \frac{y^2}{9} = 1$. I lati del rettangolo devono essere paralleli agli assi dell'ellisse. Se si vuole che il rettangolo abbia un'area totale di $24\text{ m}^2$, quali devono essere le sue dimensioni esatte?

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In sintesi

Vedi tutti gli esercizi di questa sezione