通径計算機 - 放物線・楕円・双曲線

放物線、楕円、双曲線の通径の長さを求めます。

円錐曲線の種類を選び、必要なパラメータを入力すると、通径の長さをすぐに計算できます。

通径計算機 - 放物線・楕円・双曲線
放物線、楕円、双曲線の通径の長さを求めます。

通径の例

三つの円錐曲線タイプをまたぐ 4 つの例です。

パラメータ通径円錐曲線 / 公式
放物線, p = 28放物線: L = 4p = 4 × 2 = 8。
楕円, a = 5, b = 33.6楕円: L = 2b²/a = 2 × 9 / 5 = 3.6。
双曲線, a = 4, b = 22双曲線: L = 2b²/a = 2 × 4 / 4 = 2。
放物線, p = 1040放物線: L = 4p = 4 × 10 = 40。

通径計算機について

通径は、焦点を通り主軸に垂直な円錐曲線上の特別な弦です。名前はラテン語に由来し、「まっすぐな側」を意味します。放物線、楕円、双曲線という三つの主要な円錐曲線には、それぞれ異なる通径の公式があります。 方程式 y² = 4px または x² = 4py で表される放物線では、通径の長さは単純に 4p です。ここで p は頂点から焦点までの距離で、焦点パラメータとも呼ばれます。通径は、放物線上で焦点の真上と真下(または左右)にある二点を結びます。p が大きいほど放物線はゆるやかに開き、通径は長くなります。 長半径 a、短半径 b(a > b)の楕円では、通径の長さは 2b² / a です。この式は水平楕円(x²/a² + y²/b² = 1)にも垂直楕円にも適用できます。通径は各焦点を通り、長軸に垂直な弦で、実際には同じ長さのものが 2 本あります。楕円がより細長いほど(a に対して b が小さいほど)、通径は短くなります。 半実軸 a、半共役軸 b の双曲線でも、同じ 2b² / a の式で各通径の長さを求めます。双曲線は 2 つの枝と 2 つの焦点を持つため、通径も 2 本あります。形は楕円と大きく異なりますが、a と b で表すと式は同じです。 通径は数学と物理のいくつかの分野で使われる基本的な量です。光学では、放物面鏡やアンテナが平行光線を焦点に集めます。通径は焦点深度における放物線の幅を決め、光学系の開口に影響します。天文学では、楕円軌道の通径が、焦点(周回する恒星や惑星)からの距離のうち、速度が最大値と最小値の平均にちょうど等しくなる位置を決めます。ケプラーの法則や軌道力学の計算でも、通径は扱いやすい軌道パラメータです。 この計算機は計算を自動化します。円錐曲線の種類を選び、適切なパラメータを入力すると、通径の長さを即座に求めます。放物線では p だけで十分です。楕円または双曲線では a と b の両方が必要です。

通径計算機の使い方

  1. ドロップダウンから円錐曲線の種類を選びます: 放物線、楕円、双曲線。
  2. 放物線なら p の値(頂点から焦点までの距離)を入力します。楕円または双曲線なら長半径 a と短半径 b を入力します。
  3. 「通径を計算」をクリックして結果を表示します。
  4. 結果には通径の長さと、使用した公式(放物線は 4p、楕円と双曲線は 2b²/a)が表示されます。
  5. リセットをクリックすると入力が消え、別の円錐曲線で新しく計算できます。

よくある質問

円錐曲線の通径とは何ですか?
通径は、円錐曲線の焦点を通り、主軸に垂直な弦です。焦点レベルでの円錐曲線の「幅」を表す重要な幾何学的性質です。放物線では 4p、楕円または双曲線では 2b²/a になります。
なぜ楕円と双曲線で同じ式が使えるのですか?
楕円と双曲線は見た目こそ大きく異なりますが、どちらも半軸 a と b を含む方程式で表され、焦点は中心から距離 c の位置にあります。通径の長さは、基本関係 b² = a² − c²(楕円)または b² = c² − a²(双曲線)から導け、どちらも 2b²/a に簡約されます。
長半径と短半径の違いは何ですか?
楕円では、長半径 a は最も長い直径の半分、短半径 b は最も短い直径の半分です。双曲線では a は半実軸(2 つの頂点の間隔の半分)、b は半共役軸です。楕円では、制約を満たすために a は 2 つの値のうち大きい方でなければなりません。
通径は天文学でどのように使われますか?
軌道力学では、惑星の軌道は太陽を一つの焦点とする楕円です。半通径(通径の半分)は、軌道の幾何と物理量を結びつけます。これは軌道方程式 r = l / (1 + e∂cosθ) に現れ、l は半通径、e∂ は離心率です。真近点角が 90° のときの軌道半径、つまり惑星が焦点と直角方向にあるときの距離を決めます。
通径は円にも使えますか?
円は楕円の特別な場合で、a = b、離心率は 0 です。2 つの焦点はどちらも中心に重なり、中心を通る「通径」の長さは 2a、つまり直径です。この計算機は一般的な円錐曲線向けなので、円については通径が直径に等しいと覚えておけば十分です。