方程 cos(x+y)=x²+y² 的图形是椭圆吗?

方程 cos(x+y)=x²+y² 的图形是椭圆吗?

刘子璇,量化研究员

更新了一下,把公式重新码了一遍,并且加上了图。


不是椭圆,把

泰勒展开

略去高阶小量,带入方程得到

这是一个倾斜的椭圆,和题主画出来图的很接近。因此原函数图像和椭圆差了一个高阶小量。


图来了

可以看到,两个图像还是非常接近的,基本重合了。


既然有不少人看,那我再补充一下怎么证明

是一个椭圆方程吧。

首先我们来理解一下坐标系的旋转变换,假设两个坐标系夹角为

,同一个点

在这两个坐标系中的坐标为

,再假设

轴夹角为

,那么我们知道:

轴的夹角为

,因此:

我们就得到了坐标的旋转变换。

坐标系的旋转变换

我们知道,标准椭圆方程是没有

项的,那么我们可以通过旋转变换来消去

项吗,答案是肯定的。如果令

,那么:

代入原方程

,我们得到旋转变换之后的方程:

这是一个半长轴为

,半短轴为

的椭圆的标准方程。因此原来的方程是一个旋转了

的椭圆方程。