離心率

この項目では、幾何学での離心率について説明しています。天文学での離心率については「軌道離心率」をご覧ください。

離心率（りしんりつ、英語: eccentricity）とは、円錐曲線（二次曲線）の特徴を示す数値の一つである。

異なる離心率 e に沿って描いた円錐曲線図。それらの曲率は離心率とともに減少するが、これらの円錐曲線はいずれも交差しない点に留意すべきである。

定義

円錐曲線、すなわち円・楕円・放物線・双曲線はいずれも、焦点 F からの距離と、準線 d からの距離の比 e が一定となる点の集合である。この比 e が離心率である。すなわち、円錐曲線上の任意の点 M について、焦点 F からの距離を FM、準線 d からの距離を MM' と表すと

${\displaystyle e={\frac {\mathrm {FM} }{\mathrm {MM'} }}}$ 

となる。円の場合は楕円での準線を無限遠方においた極限とみなし、離心率は 0 とする。

離心率と二次曲線の分類

離心率 e の値により、描かれる曲線は以下のように変化する。

• e = 0 … 真円
• 0 < e < 1 … 楕円
• e = 1 … 放物線
• 1 < e … 双曲線

楕円の離心率

楕円の場合、長径と短径をそれぞれ 2a, 2b とすると焦点同士の距離は ${\displaystyle 2{\sqrt {a^{2}-b^{2}}}}$  となり

${\displaystyle e={\frac {2{\sqrt {a^{2}-b^{2}}}}{2a}}={\sqrt {\frac {a^{2}-b^{2}}{a^{2}}}}}$ 

である。したがって、楕円形が真円に近いほど離心率は小さな値をとる。

扁平率 を f とすると、

${\displaystyle f={\frac {a-b}{a}}=1-{\frac {b}{a}}}$ 

離心率の自乗 e² は、

${\displaystyle e^{2}={\frac {a^{2}-b^{2}}{a^{2}}}=f(2-f)}$ 

である。

e は “第一離心率” と称される。また第二離心率 e'、第三離心率 e''^[1][2]も用いられる。

${\displaystyle e'={\sqrt {\frac {a^{2}-b^{2}}{b^{2}}}},\quad e''={\sqrt {\frac {a^{2}-b^{2}}{a^{2}+b^{2}}}}}$ 

地球の離心率

地球（GRS80回転楕円体）の離心率は、その定義された扁平率から計算すると、e ≈ 0.081 819 191 042 815 790, e² ≈ 0.006 694 380 022 900 788 である。

関連項目

• 円錐曲線
• 扁平率
• 軌道離心率

脚注

1. ^ 第三離心率は m と表記されることもある。
2. ^ 古くはオイラーが第三離心率の二乗を地球の(子午線弧長の計算)に使用している記述が1755年の論文に認められる。またfr:Louis Puissantも1842年の論文で子午線弧長の計算に第三離心率を用いている。

参考文献

• König, R. and Weise, K. H. (1951): Mathematische Grundlagen der höheren Geodäsie und Kartographie, Band 1, Das Erdsphäroid und seine konformen Abbildungen, Springer-Verlag, Berlin/Göttingen/Heidelberg
• Ганьшин, В. Н. (1967): Геометрия земного эллипсоида, Издательство «Недра», Москва
• Puissant, L. (1842): Traité de Géodésie; ou, Exposition des Méthodes Trigonométriques et Astronomiques, applicables à la Mesure de la terre, et à la Construction du Canevas des Cartes Topographiques, 1, Bachelier, Imprimeur-Libraire, Paris, 295-304

外部リンク

• 『離心率の意味と関連する計算』 - 高校数学の美しい物語