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La forma paramétrica de una elipse dada por $ax^2 + by^2 + cxy = d$

Si $c = 0$ la forma paramétrica es obviamente $x = \sqrt { \frac {d}{a}} \cos (t), y = \sqrt { \frac {d}{b}} \sin (t)$ .

Cuando $c \neq 0$ el seno y el coseno deben ser desplazados en fase el uno del otro. ¿Cómo encuentro el desplazamiento angular y a partir de ahí cómo ajusto los factores que multiplican el seno y el coseno?

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Sergio del Amo Puntos 390

Si las coordenadas paramétricas de la elipse son $\left(x(t),y(t)\right) = (X \cos\varphi \cos(t)-Y \sin\varphi \sin(t), Y \cos\varphi \sin(t)+X \sin\varphi \cos(t)) $

A continuación, los parámetros $ X,Y,\varphi $ son $$ X =\pm \sqrt{\frac{2 d}{a+b+\sqrt{(a-b)^2+c^2}}} $$

$$ Y =\pm \sqrt{\frac{2 d}{a+b-\sqrt{(a-b)^2+c^2}}} $$

$$ \varphi = \frac{1}{2}\tan^{-1}\left(\frac{c}{a-b}\right) $$

Ejemplo:

$10 x^2+20 y^2-18 x y = 100$

Los coeficientes son ( $a=10$ , $b=20$ , $c=-18$ , $d=100$ )

Wolfram Alpha Implicit Curve

Los coeficientes paramétricos son $(-1.008311 \cos(t)+3.973667 \sin(t), 1.713639 \cos(t)+2.338119 \sin(t))$ Wolfram Alpha Parametric Curve

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Andrew Puntos 140

(Se supone que esto es un comentario a la respuesta de ja72, pero se hizo demasiado largo).

La respuesta de ja72 menciona la fórmula

$$\tan\,2\varphi = \frac{c}{a-b}$$

Considero que es un poco derrochador evaluar una arctangente y posteriormente pasarla como argumento de una unción trigonométrica mucho más tarde; para evitarlo, podemos utilizar la fórmula del ángulo doble para la tangente y la fórmula "Citardauq" en tándem para obtener la relación

$$\tan\,\varphi=\frac{c}{a-b+(\mathrm{sign}\,c)\sqrt{c^2+(a-b)^2}}$$

Denotando esta expresión como $t$ podemos sustituirlo por la matriz de rotación

$$\frac1{\sqrt{1+t^2}}\begin{pmatrix}1&-t\\t&1\end{pmatrix}$$

La respuesta de ja72 ya daba las fórmulas de los ejes; recuerda que $(p\sin\,u,q\cos\,u)$ y $(p\cos\,u,q\sin\,u)$ son la misma elipse atravesada de forma diferente, por lo que puedes rotar posteriormente cualquiera de las dos expresiones que elijas con la matriz de rotación que te di antes.

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Robert Christie Puntos 7323

Completarías las casillas: $\left(a x + \frac{1}{2} c y\right)^2 + \left(a b - \frac{c^2}{4} \right) y^2 = a d$ .

Desde allí: $a x + \frac{c}{2} y = \sqrt{a d} \sin(t)$ y $\sqrt{a b - \frac{c^2}{4}} y = \sqrt{a d} \cos(t)$ , suponiendo que $c^2 < 4 a b$ y $a d > 0$ .

Resolver para $x$ y $y$ y denotando $\mathcal{D} = 4 a b - c^2$ $$ x(t) = \sqrt{\frac{d}{a}} \left( \sin(t) - \frac{c}{\sqrt{\mathcal{D}} } \cos(t) \right) \qquad y(t) = \frac{2 \sqrt{a d}}{\sqrt{\mathcal{D}}} \cos(t) $$

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