| Die Kegelschnittslinien ergeben
sich - wie der Name bereits nahelegt - durch verschiedene Schnittführungen
an einem Kegel, genauer gesagt eigentlich einem Doppelkegelmantel. Unter
'Kegel' ist dabei also eine Fläche zu verstehen, also nicht
ein ausgefüllter Körper (=Vollkegel).
Eine Skizze? Na gut:
Ich habe hier wie in jedem vernünftigen Mathebuch
die möglichen Schnitte einer Ebene mit einem Doppelkegelmantel gezeichnet:
Ausgelassen habe ich jeweils die Geschichten: Wenn die Ebene durch die
Kegelspitze geht, erhält man entweder nur einen Punkt oder zwei
Geraden (Kegelerzeugende) als Schnittmenge.
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1. Die Schnittebene ist parallel zur Grundebene
(grün), man erhält einen Kreis als Schnittkurve (Spezialfall
der Ellipse)
2. Die Schnittebene ist zur senkrechten Kegelachse etwas geneigt -
aber weniger als die Neigung der Kegelerzeugenden e - man erhält
eine Ellipse als Schnittkurve. |
3. Die Schnittebene ist genau parallel
zur Kegelerzeugenden e - man erhält eine Parabel
als Schnittkurve. |
3. Die Neigung der Schnittebene ist noch größer
als parallel zur Kegelerzeugenden e - man erhält zwei Schnittkurven,
je eine am oberen und eine am unteren Kegelmantel - die beiden Äste
einer Hyperbel. Ist die Ebene genau
senkrecht und geht nicht durch die Spitze, erhält man eine gleichseitige
Hyperbel (senkrech + durch Spitze ergibt zwei Kegelerzeugende). |
Die Scheitelgleichung der Kegelschnitte in einem x,y-Koordinatensystem
lautet so:

Dabei ist p der 'Parameter' der Kurven. Alle Kurven
haben bei dieser Gleichung einen Scheitel S im Koordinatenursprung. In
der Skizze ist auch der Bereich der numerischen Exzentrizität der
Brennpunkte der jeweiligen Kurven angegeben. Ein Kreis ist nicht exzentrisch,
daher ist =
0.
zwischen 0 und 1 hat die Ellipse, genau 1 die Parabel, und bei >
1 hat man eine Hyperbel vorliegen, von der nur ein Ast hier gezeichnet
ist. Die Scheitelgleichung für die einzelnen Kurven ergeben also
mit
eingesetzt:
Kreis ( =0):
, wobei p zum Radius r wird.
Parabel ( =1):
Ellipse und Hyperbel bleiben wie oben angeführt.
Die Scheitelform bzw. überhaupt die Beschreibung
der Kegelschnittslinien in dieser Form ist aber für astronomische
Zwecke nur schlecht zu gebrauchen. Beliebter ist die Beschreibung der
Kurven in der 'Polarform', also mit Hilfe eines Winkels und einem dazugehörenden
Vektor vom Brennpunkt aus. Die Polargleichung der Kegelschnitte
wird bei der Ellipse hergeleitet.
Hier noch in einer Tabelle mit Zusammenhängen für
die Werte a, b, p, der numerischen Exzentrizität und
der linearen Exzentrizität e:
| |
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|
Parabel |
Hyperbel |
|
,
numerische Exzentrizität, =
e/a
|
0 |
e<a, d.h.  <
1 |
e=a, d.h.  =
1 |
e>a, d.h.  >
1 |
|
p = Parameter |
a |
a (1- 2)
|
p |
a ( 2-1) |
|
a = große Halbachse |
a |
a |
--- |
a |
|
b = kleine Halbachse |
a |
a (1- 2) 1/2 |
--- |
a ( 2-1) 1/2 |
|
kleinster Abstand
(Perizentrumsabstand) |
a |
a (1-  ) |
p/2 |
a (  -1) |
|
größter Abstand
(Apozentrumsabstand) |
a |
a (1+  ) |
|
|
|