Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты

Гипербола: формулы, примеры решения задач

Видео:§21 Каноническое уравнение гиперболыСкачать

§21 Каноническое уравнение гиперболы

Определение гиперболы, решаем задачи вместе

Определение гиперболы. Гиперболой называется множество всех точек плоскости, таких, для которых модуль разности расстояний от двух точек, называемых фокусами, есть величина постоянная и меньшая, чем расстояние между фокусами.

Каноническое уравнение гиперболы имеет вид:

Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты,

где a и b — длины полуосей, действительной и мнимой.

На чертеже ниже фокусы обозначены как Каноническое уравнение гиперболы через асимптотыи Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты.

На чертеже ветви гиперболы — бордового цвета.

Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты

При a = b гипербола называется равносторонней.

Пример 1. Составить каноническое уравнение гиперболы, если его действительная полуось a = 5 и мнимая = 3.

Решение. Подставляем значения полуосей в формулу канонического уравения гиперболы и получаем:

Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты.

Точки пересечения гиперболы с её действительной осью (т. е. с осью Ox) называются вершинами. Это точки (a, 0) (- a, 0), они обозначены и надписаны на рисунке чёрным.

Точки Каноническое уравнение гиперболы через асимптотыи Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты, где

Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты,

называются фокусами гиперболы (на чертеже обозначены зелёным, слева и справа от ветвей гиперболы).

Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты

называется эксцентриситетом гиперболы.

Гипербола состоит из двух ветвей, лежащих в разных полуплоскостях относительно оси ординат.

Пример 2. Составить каноническое уравнение гиперболы, если расстояние между фокусами равно 10 и действительная ось равна 8.

Если действительная полуось равна 8, то её половина, т. е. полуось a = 4 ,

Если расстояние между фокусами равно 10, то число c из координат фокусов равно 5.

То есть, для того, чтобы составить уравнение гиперболы, потребуется вычислить квадрат мнимой полуоси b.

Подставляем и вычисляем:

Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты

Получаем требуемое в условии задачи каноническое уравнение гиперболы:

Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты.

Пример 3. Составить каноническое уравнение гиперболы, если её действительная ось равна 48 и эксцентриситет Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты.

Решение. Как следует из условия, действительная полуось a = 24 . А эксцентриситет — это пропорция и так как a = 24 , то коэффициент пропорциональности отношения с и a равен 2. Следовательно, c = 26 . Из формулы числа c выражаем квадрат мнимой полуоси и вычисляем:

Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты.

Результат — каноническое уравнение гиперболы:

Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты

Если Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты— произвольная точка левой ветви гиперболы (Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты) и Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты— расстояния до этой точки от фокусов Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты, то формулы для расстояний — следующие:

Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты.

Если Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты— произвольная точка правой ветви гиперболы (Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты) и Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты— расстояния до этой точки от фокусов Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты, то формулы для расстояний — следующие:

Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты.

На чертеже расстояния обозначены оранжевыми линиями.

Для каждой точки, находящейся на гиперболе, сумма расстояний от фокусов есть величина постоянная, равная 2a.

Прямые, определяемые уравнениями

Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты,

называются директрисами гиперболы (на чертеже — прямые ярко-красного цвета).

Из трёх вышеприведённых уравнений следует, что для любой точки гиперболы

Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты,

где Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты— расстояние от левого фокуса до точки любой ветви гиперболы, Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты— расстояние от правого фокуса до точки любой ветви гиперболы и Каноническое уравнение гиперболы через асимптотыи Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты— расстояния этой точки до директрис Каноническое уравнение гиперболы через асимптотыи Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты.

Пример 4. Дана гипербола Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты. Составить уравнение её директрис.

Решение. Смотрим в уравнение директрис и обнаруживаем, что требуется найти эксцентриситет гиперболы, т. е. Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты. Вычисляем:

Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты.

Получаем уравнение директрис гиперболы:

Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты

Многие задачи на директрисы гиперболы аналогичны задачам на директрисы эллипса. В уроке «Эллипс» это пример 7.

Характерной особенностью гиперболы является наличие асимптот — прямых, к которым приближаются точки гиперболы при удалении от центра.

Асимптоты гиперболы определяются уравнениями

Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты.

На чертеже асимптоты — прямые серого цвета, проходящие через начало координат O.

Уравнение гиперболы, отнесённой к асимптотам, имеет вид:

Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты, где Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты.

В том случае, когда угол между асимптотами — прямой, гипербола называется равнобочной, и если асимптоты равнобочной гиперболы выбрать за оси координат, то её уравнение запишется в виде y = k/x , то есть в виде уравения обратной пропорциональной зависимости.

Пример 5. Даны уравнения асимптот гиперболы Каноническое уравнение гиперболы через асимптотыи координаты точки Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты, лежащей на гиперболе. Составить уравнение гиперболы.

Решение. Дробь в уравнении асимптот гиперболы — это пропорция, следовательно, нужно сначала найти коэффициент пропорциональности отношения Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты. Для этого подставляем в формулу канонического уравнения гиперболы координаты точки M x и y и значения числителя и знаменателя из уравнения асимптоты, кроме того, умножаем каждую дробь в левой части на коэффициент пропорциональности k.

Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты.

Теперь имеем все данные, чтобы получить каноническое уравнение гиперболы. Получаем:

Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты

Гипербола обладает оптическим свойством, которое описывается следующим образом: луч, исходящий из источника света, находящегося в одном из фокусов гиперболы, после отражения движется так, как будто он исходит из другого фокуса.

Видео:Написать каноническое уравнение гиперболы. Дан эксцентриситетСкачать

Написать каноническое уравнение гиперболы.  Дан эксцентриситет

Решить задачи на гиперболу самостоятельно, а затем посмотреть решения

Пример 6. Фокусы эллипса расположены на оси Ox симметрично относительно начала координат. Составить каноническое уравнение эллипса, если:

1) b = 4 , а один из фокусов в точке (5; 0)

2) действительная ось 6, расстояние между фокусами 8

3) один из фокусов в точке (-10; 0), уравнения асимптот гиперболы Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты

Видео:Видеоурок "Гипербола"Скачать

Видеоурок "Гипербола"

Что такое гипербола

Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты

О чем эта статья:

Статья находится на проверке у методистов Skysmart.
Если вы заметили ошибку, сообщите об этом в онлайн-чат
(в правом нижнем углу экрана).

Видео:Математика без Ху!ни. Кривые второго порядка. Эллипс.Скачать

Математика без Ху!ни. Кривые второго порядка. Эллипс.

Понятие гиперболы

Гипербола — это множество точек на плоскости, для которых модуль разности расстояний от двух точек (они же — «фокусы») — величина постоянная и меньшая, чем расстояние между фокусами.

Каноническое уравнение гиперболы в алгебре выглядит так:

Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты

, где a и b — положительные действительные числа.

Кстати, канонический значит принятый за образец.

В отличие от эллипса, здесь не соблюдается условие a > b, значит а может быть меньше b. А если a = b, то гипербола будет равносторонней.

Мы помним, что гипербола в математике выглядит так y = 1/x, что значительно отличается от канонической записи.

Вспомним особенности математической гиперболы:

  • Две симметричные ветви.
  • Две асимптоты. Асимптота — это прямая, которая обладает таким свойством, что расстояние от точки кривой до этой прямой стремится к нулю при удалении точки вдоль ветви в бесконечность. Их значение помогает найти специальное уравнение асимптот гиперболы.

Если гипербола задана каноническим уравнением, то асимптоты можно найти так:

Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты

Пример 1. Построить гиперболу, которая задана уравнением 5(x^2) — 4(y^2) = 20.



    Приведем данное уравнение к каноническому виду (x^2)/(a^2) — (y^2)/(b^2) = 1.

Чтобы получить «единицу» в правой части, обе части исходного уравнения делим на 20:

Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты

  • Сокращаем обе дроби в уме или при помощи трехэтажной дроби:
    Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты
  • Выделяем квадраты в знаменателях:
    Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты
  • Готово. Можно начертить гиперболу.
  • Можно было сделать проще и дроби левой части 5(x^2)/20 — 4(y^2)/20 = 1 сразу сократить и получить (x^2)/4 — (y^2)/5 = 1. Нам повезло с примером, потому что число 20 делится и на 4 и на 5. Рассмотрим пример посложнее.

    Пример 2. Построить гиперболу, которая задана уравнением 3(x^2)/20 — 8(y^2)/20 = 1.

    Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты
    Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты

    1. Произведем сокращение при помощи трехэтажной дроби:
    2. Воспользуемся каноническим уравнением
      Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты
      • Найдем асимптоты гиперболы. Вот так: Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты
        Важно! Без этого шага ветви гиперболы «вылезут» за асимптоты.
      • Найдем две вершины гиперболы, которые расположены на оси абсцисс в точках A1(a; 0), A2(-a; 0).

    Если y = 0, то каноническое уравнение (x^2)/(a^2) — (y^2)/(b^2) = 1 превращается в (x^2)/(a^2) = 1, из чего следует, что x^2 = a^2 -> x = a, x = -a.

    Данная гипербола имеет вершины A1(2; 0), A2(-2; 0).

    Найдем дополнительные точки — хватит двух-трех.

    В каноническом положении гипербола симметрична относительно начала координат и обеих координатных осей, поэтому вычисления достаточно провести для одной координатной четверти.

    Способ такой же, как при построении эллипса. Из полученного канонического уравнения

    Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты

    на черновике выражаем:

    Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты

    Уравнение распадается на две функции:

    Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты

    — определяет верхние дуги гиперболы (то, что ищем);

    Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты

    — определяет нижние дуги гиперболы.

    Далее найдем точки с абсциссами x = 3, x = 4:

    Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты

  • Изобразим на чертеже полученные асимптоты y = (√5/2)x, y = -(√5/2)x, вершины A1(2; 0), A2(-2; 0), дополнительные C1, C2 и симметричные им точки в других координатных четвертях. Аккуратно соединяем соответствующие точки у каждой ветви гиперболы.
  • Может возникнуть техническая трудность с иррациональным угловым коэффициентом √5/2 ≈ 1,12, но это вполне преодолимая проблема.

    Действительная ось гиперболы — отрезок А1А2.

    Расстояние между вершинами — длина |A1A2| = 2a.

    Действительная полуось гиперболы — число a = |OA1| = |OA2|.

    Мнимая полуось гиперболы — число b.

    В нашем примере: а = 2, b = √5, |А1А2| = 4. И если такую гиперболу повернуть вокруг центра симметрии или переместить, то значения не изменятся.

    Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты

    Видео:Аналитическая геометрия: Эллипс, Парабола, Гипербола. Высшая математикаСкачать

    Аналитическая геометрия: Эллипс, Парабола, Гипербола. Высшая математика

    Форма гиперболы

    Повторим основные термины и узнаем, какие у гиперболы бывают формы.

    Гипербола симметрична относительно точки О — середины отрезка F’F. Она также симметрична относительно прямой F’F и прямой Y’Y, проведенной через О перпендикулярно F’F. Точка О — это центр гиперболы.

    Прямая F’F пересекает гиперболу в двух точках: A (a; 0) и A’ (-a; 0). Эти точки — вершины гиперболы. Отрезок А’А = 2a — это действительная ось гиперболы.

    Несмотря на то, что прямая Y’Y не пересекает гиперболу, на ней принято откладывать отрезки B’O = OB = b. Такой отрезок B’B = 2b (также и прямую Y’Y) можно назвать мнимой осью гиперболы.

    Так как AB^2 = OA^2 + OB^2 = a^2 + b^2, то из равенства следует: AB = c, то есть расстояние от вершины гиперболы до конца мнимой оси равно полуфокусному расстоянию.

    Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты

    Мнимая ось 2b может быть больше, меньше или равна действительной оси 2а. Если действительная и мнимая оси равны (a = b) — это равносторонняя гипербола.

    Отношение F’F/А’А фокусного расстояния к действительной оси называется эксцентриситетом гиперболы и обозначается e. Эксцентриситет равносторонней гиперболы равен √2.

    Гипербола лежит целиком вне полосы, ограниченной прямыми PQ и RS, параллельными Y’Y и отстоящими от Y’Y на расстояние OA =A’O = a. Вправо и влево от этой полосы гипербола продолжается неограниченно.

    Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты

    Для тех, кто хочет связать свою жизнь с точными науками, Skysmart предлагает курсы по профильной математике.

    Видео:§22 Исследование канонического уравнения гиперболыСкачать

    §22 Исследование канонического уравнения гиперболы

    Фокальное свойство гиперболы

    Точки F1 и F2 называют фокусами гиперболы, расстояние 2c = F1F2 между ними — фокусным расстоянием, середина O отрезка F1F2 — центром гиперболы, число 2а — длиной действительной оси гиперболы (соответственно, а — действительной полуосью гиперболы).

    Отрезки F1M и F2M, которые соединяют произвольную точку M гиперболы с ее фокусами, называются фокальными радиусами точки M. Отрезок, соединяющий две точки гиперболы, называется хордой гиперболы.

    Отношение e = a/c, где c = √(a^2 + b^2), называется эксцентриситетом гиперболы. Из определения (2a 1 .

    Геометрическое определение гиперболы, которое выражает ее фокальное свойство, аналогично ее аналитическому определению — линии, которая задана каноническим уравнением гиперболы:

    Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты

    Рассмотрим, как это выглядит на прямоугольной системе координат:

    • пусть центр O гиперболы будет началом системы координат;
    • прямую, которая проходит через фокусы (фокальную ось), примем за ось абсцисс (положительное направление на ней от точки F1 к точке F2);
    • прямую, перпендикулярную оси абсцисс и проходящую через центр гиперболы, примем за ось ординат (направление на оси ординат выбирается так, чтобы прямоугольная система координат Oxy оказалась правой).

    Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты

    Воспользуемся геометрическим определением и составим уравнение гиперболы, которое выразит фокальное свойство. В выбранной системе координат определяем координаты фокусов F1(-c, 0) и F2(c, 0). Для произвольной точки M(x, y), принадлежащей параболе, имеем:

    Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты

    Запишем это уравнение в координатной форме:

    Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты

    Избавимся от иррациональности и придем к каноническому уравнению гиперболы:

    Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты

    , т.е. выбранная система координат является канонической.

    Если рассуждать в обратном порядке, можно убедиться, что все точки, координаты которых удовлетворяют уравнению (x^2)/(a^2) — (y^2)/(b^2) = 1, и только они, принадлежат геометрическому месту точек, называемому гиперболой. Именно поэтому аналитическое определение гиперболы эквивалентно его геометрическому определению.

    Видео:Лекция 31.2. Кривые второго порядка. Гипербола.Скачать

    Лекция 31.2. Кривые второго порядка. Гипербола.

    Директориальное свойство гиперболы

    Директрисы гиперболы — это две прямые, которые проходят параллельно оси.

    ординат канонической системы координат на одинаковом расстоянии (a^2)/c от нее. Если а = 0, гипербола вырождается в пару пересекающихся прямых, и директрисы совпадают.

    Директориальное свойство гиперболы звучит так:

    Гиперболу с эксцентриситетом e = 1 можно определить, как геометрическое место точек плоскости, для каждой из которых отношение расстояния до заданной точки F (фокуса) к расстоянию до заданной прямой d (директрисы), не проходящей через заданную точку, постоянно и равно эксцентриситету e.

    Здесь F и d — один из фокусов гиперболы и одна из ее директрис, расположенные по одну сторону от оси ординат канонической системы координат.

    Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты

    На самом деле для фокуса F2 и директрисы d2 условие

    Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты

    можно записать в координатной форме так:

    Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты

    Избавляясь от иррациональности и заменяя e = a/c, c^2 — a^2 = b^2, мы придем к каноническому уравнению гиперболы. Аналогичные рассуждения можно провести для фокуса F1 и директрисы d1:

    Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты

    Видео:Математика без Ху!ни. Нахождение асимптот, построение графика функции.Скачать

    Математика без Ху!ни. Нахождение асимптот, построение графика функции.

    Построение гиперболы

    Чтобы запомнить алгоритм построения гиперболы, рассмотрим чертёж и комментарии к нему.

    Построим основной прямоугольник гиперболы и проведем его диагонали. Если продолжим диагонали прямоугольника за его пределы, получим асимптоты гиперболы.

    В силу симметрии достаточно построить гиперболу в первой четверти, где она является графиком функции:

    Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты

    Важно учесть, что данная функция возрастает на промежутке [a; ∞], при x = a, y = 0 и ее график приближается снизу к асимптоте y = (b/a) * x. Рисуем график:

    Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты

    Далее построенный в первой четверти график симметрично отображаем относительно оси Ох и получаем правую ветвь гиперболы. Теперь отобразим правую ветвь гиперболы относительно оси Оу.

    По определению эксцентриситет гиперболы равен Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты

    Зафиксируем действительную ось 2а и начнем изменять фокусное расстояние 2с.

    Так как b^2 = c^2 — a^2, то величина b изменится.

    При этом ε -> 1, b -> 0 и мнимые вершины B1, B2 стремятся к началу координат, асимптоты приближаются к оси Ох. Основной прямоугольник гиперболы выражается в пределе в отрезок A1A2, а сама гипербола выражается в два луча на оси абсцисс: (-∞; -a] и [a; ∞).

    При этом ε -> ∞, b -> ∞ и мнимые вершины B1B2 стремятся к бесконечности, асимптоты приближаются к оси Оу. Основной прямоугольник гиперболы вытягивается вдоль оси ординат и ветви гиперболы приближаются к прямым x = +-a и в пределе сливаются с ними. Гипербола выражается в две прямые x = +-a, которые параллельны оси Оу.

    При этом ε -> ∞, b -> ∞ и мнимые вершины B1B2 стремятся к бесконечности, асимптоты приближаются к оси Оу. Основной прямоугольник гиперболы вытягивается вдоль оси ординат и ветви гиперболы приближаются к прямым x = +-a и в пределе сливаются с ними. Гипербола выражается в две прямые x = +-a, которые параллельны оси Оу.

    Равносторонняя гипербола это такая гипербола, у которой эксцентриситет равен √2. Ее еще называют равнобочной.

    Из определения следует, что в равносторонняя гиперболе a = b, поэтому ее каноническое уравнение выглядит так: x^2 — y^2 = a^2

    Действительно, ε = c/a = √2, откуда c^2 = 2a^2 и b^2 = c^2 — a^2 = a^2. И так как а и b положительные числа, получаем a = b.

    Видео:§23 Построение гиперболыСкачать

    §23 Построение гиперболы

    Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты

    Эллипсом называется геометрическое место точек плоскости, сумма расстояний от каждой из которых до двух данных точек этой плоскости, называемых фокусами, есть величина постоянная, равная 2 a .

    Обозначим фокусы через F 1 и F 2 , расстояние между ними через 2 c , а сумму расстояний от произвольной точки эллипса до фокусов – через 2 a . По определению 2 a > 2 c , то есть a > c .

    Выберем систему координат так, чтобы фокусы F 1 и F 2 лежали на оси 0 x , а начало координат совпадало с серединой отрезка F 1 F 2 . Тогда фокусы имют координаты: F 1 (– c ;0) и F 2 ( c ;0) . Пусть M ( x ; y ) – произвольная точка эллипса (текущая точка). Тогда по определению эллипса можно записать

    Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты

    По сути, мы получили уравнение эллипса. Упростим его с помощью ряда несложных математических преобразований:

    Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты

    Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты

    Это уравнение равносильно первоначальному. Оно называется каноническим уравнением эллипса – кривой второго порядка .

    Установим форму эллипса, пользуясь его каноническим уравнением.

    1. Уравнение (2.17) содержит x и y только в четных степенях, поэтому если точка ( x ; y ) принадлежит эллипсу, то ему также принадлежат точки (– x ; y ), ( x ;– y ), (– x ;– y ) . Отсюда: эллипс симметричен относительно осей 0 x и 0 y , а также относительно точки O (0;0), которую называют центром эллипса.

    2. Найдем точки пересечения эллипса с осями координат. Положив y = 0, найдем точки A 1 ( a ; 0) и A 2 (– a ; 0), в которых ось 0 x пересекает эллипс. Положив в уравнении (2.17) x = 0, находим точки пересечения эллипса с осью 0 y : B 1 (0; b ) и B 2 (0;– b ). Точки A 1 , A 2 , B 1 , B 2 называются вершинами эллипса. Отрезки А1А2, В1В2, а также их длины 2 a и 2 b – соответственно большая и малая оси эллипса (рис. 2.4).

    3. Из уравнения (2.17) следует, что каждое слагаемое в левой части не превосходит единицы, т.е.:

    Следовательно, все точки эллипса лежат внутри прямоугольника, ограниченного прямыми x = ± a и y = ± b .

    4. В уравнении (2.17) левая часть – сумма неотрицательных слагаемых, т.е. при возрастании одного слагаемого другое будет уменьшаться, если | x | возрастает, | y | уменьшается и наоборот.

    Из сказанного следует, что эллипс имеет форму овальной замкнутой кривой. Форма эллипса зависит от отношения Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты . При a = b эллипс превращается в окружность, уравнение эллипса (2.17) принимает вид : x 2 + y 2 = a 2 . Отношение Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты половины расстояния между фокусами к большой полуоси эллипса – эксцентриситет эллипса Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты . Причем 0 ε 1, так как 0 c a .

    Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты

    Отсюда видно, что чем меньше эксцентриситет эллипса, тем будет менее эллипс сплющенным; при ε = 0 эллипс превращается в окружность.

    Прямые Каноническое уравнение гиперболы через асимптотыдиректрисы эллипса.

    Если r – расстояние от произвольной точки до какого–нибудь фокуса, d – расстояние от этой же точки до соответствующей этому фокусу директрисы (рис. 2.5), то отношение Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты есть величина постоянная, равная эксцентриситету эллипса: Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты .

    Из равенства a 2 c 2 = b 2 следует, что a > b . Если же наоборот, то уравнение (2.17) определяет эллипс, большая ось которого 2 b лежит на оси 0 y , а малая ось 2 a – на оси 0 x . Фокусы такого эллипса находятся в точках F 1 (0; c ) и F 2 (0;– c ) , где Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты . Данный эллипс будет растянут вдоль оси 0 y .

    Пример 2.5. Составить уравнение линии, для каждой точки которой отношение расстояний от нее до точки A (3;0) и до прямой x = 12, равно числу ε =0,5 . Полученное уравнение привести к простейшему виду .

    Решение . Пусть M ( x ; y ) – текущая (произвольная) точка искомого геометрического множества точек. Опустим перпендикуляр MB на прямую . Тогда точка B( 12;y) . По условию задачи Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты .

    По формуле расстояния Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты между двумя точками получаем:

    Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты

    Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты

    Эксцентриситет эллипса Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты

    Примечание. Если эллипс (окружность) вращать вокруг одной из его осей, то описываемая им поверхность будет эллипсоидом вращения (сферой) Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты

    Пример 2.6. В геодезии используется система географических координат, основанная на понятии геоида. Геоид – поверхность Земли, ограниченная уровенной поверхностью, продолженной под континенты. Поверхность геоида отличается от физической поверхности Земли, на которой резко выражены горы и океанические впадины.

    Тело, поверхность которого более всего соответствует поверхности геоида, имеет определенные размеры и ориентирована соответственно в теле Земли, называется референц–эллипсоидом. В нашей стране с 1946 года для всех геодезических работ принят референц–эллипсоид Красовского с параметрами a = 6 378 245 м, b = 6 356 863 м, α = 1: 298,3.

    Линия, проходящая вертикально через центр эллипсоида является полярной осью. Линия, проходящая через центр эллипсоида, перпендикулярно к полярной оси, – экваториальной осью. При пересечении поверхности эллипсоида плоскостью, проходящей через его центр, перпендикулярно к полярной оси, образуется окружность, называемая экватором. Окружность, полученная от пересечения поверхности эллипсоида плоскостью, параллельной плоскости экватора, называется параллелью. Линия пересечения поверхности эллипсоида с плоскостью, проходящей через заданную точку и полярную ось, называется меридианом данной точки. Положение точки на земной поверхности определяется пересечением параллели и меридиана, проходящих через нее. Угол φ между плоскостью экватора и отвесной линией называется географической широтой. Для определения долгот точек один из меридианов (Гринвичский) принимают за начальный или нулевой. Угол λ, составленный плоскостью меридиана, проходящего через данную точку, и плоскостью начального меридиана, называется географической долготой Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты

    Гипербола – геометрическое место точек плоскости, модуль разности расстояний от каждой из которых до двух данных точек этой плоскости – фокусов, есть величина постоянная, равная 2 a .

    Обозначим фокусы через F 1 и F 2 , расстояние между ними через 2 c , а модуль разности расстояний от каждой точки гиперболы до фокусов через 2 a . По определению 2 a 2 c , то есть a c .

    Выберем систему координат x 0 y так, чтобы фокусы F 1 и F 2 лежали на оси 0 x , а начало координат совпало с серединой отрезка F 1 F 2 . Тогда фокусы будут иметь координаты F 1( c ;0 ) и F 2 (– c ;0 ). На этой основе выведем уравнение гиперболы. Пусть M ( x ; y ) – ее произвольная точка . Тогда по определению | MF 1 MF 2 |= 2 a , то есть Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты . Проведя преобразования, аналогичные упрощениям уравнения эллипса, получим каноническое уравнение гиперболы:

    где b 2 = a 2 – c 2 . Гипербола линия 2–го порядка.

    Установим форму гиперболы, исходя из ее канонического уравнения.

    1. Уравнение (2.18) содержит x и y только в четных степенях. Следовательно, гипербола симметрична относительно осей координат 0 x и 0 y , и относительно точки O (0;0) – центра гиперболы.

    2. Найдем точки пересечения гиперболы с осями координат. Положив в уравнении (2.18) y =0 , находим две точки пересечения гиперболы с осью 0 x : A 1 ( a ; 0) и A 2 (– a ; 0).

    Положив в (2.18) x = 0, получаем y 2 = – b 2 , чего быть не может. Т.е. гипербола ось 0 y не пересекает.

    3. Из уравнения (2.18) следует, что уменьшаемое Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты . Это означает, что точки гиперболы расположены справа от прямой x = a (правая ветвь гиперболы) и слева от прямой x =– a (левая ветвь) (рис. 2.6).

    Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты

    4. Из уравнения (2.18) гиперболы видно, что когда | x | возрастает, то | y | также возрастает . Это следует из того, что разность Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты – сохраняет значение, равно e единице. Следовательно, гипербола имеет форму, состоящую из двух неограниченных ветвей.

    Прямая L называется асимптотой некоторой неограниченной кривой , если расстояние d от точки M этой кривой до прямой L стремится к нулю при неограниченном удалении т очки M вдоль кривой от начала координат.

    Покажем, что гипербола Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты имеет две асимптоты: Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты . Так как данные прямые и гипербола (2.18) симметричны относительно координатных осей, то достаточно рассмотреть только точки, расположенные в первой четверти.

    Возьмем на прямой Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты точку N , имеющую ту же абсциссу, что и точка M ( x ; y ) на гиперболе Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты . Найдем разность | MN | :

    Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты

    Очевидно: так как числитель есть величина постоянная, а знаменатель дроби увеличивается с возравстанием переменной х, то длина отрезка | MN | стремится к нулю. Так как | MN | больше расстояния d от точки M до прямой L, то d стремится к нулю тем более ( и подавно) . Следовательно, прямые Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты – есть асимптоты гиперболы (рис. 2.7).

    Построение гиперболы начинают с нанесения ее основного прямоугольника на координатную плоскость. Далее проводят диагонали этого прямоугольника, которые являются асимптотами гиперболы, затем отмечают ее вершины, фокусы и строят ветви гиперболы .

    Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты

    Эксцентриситет гиперболы отношение расстояния между фокусами к величине её действительной оси, обозначается ε : Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты . Так как у гиперболы c > a , то эксцентриситет ее больше единицы. Эксцентриситет характеризует форму гиперболы. Так как Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты . Видно, что чем меньше эксцентриситет гиперболы, тем меньше отношение Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты ее полуосей, а значит, тем более вытянут ее основной прямоугольник.

    Эксцентриситет равносторонней гиперболы равен Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты . Действительно, Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты . Фокальные радиусы , для точек правой ветви гиперболы имеют вид: r 1 = εx + a , r 2 = εx – a ; для точек левой ветви: r 1 =–( εx + a ), r 2 =–( εx – a ) .

    Прямые Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты называются директрисами гиперболы. Тот факт, что для гиперболы ε > 1, то Каноническое уравнение гиперболы через асимптотыозначает : правая директриса расположена между центром и правой вершиной гиперболы, левая – между центром и левой вершиной. Директрисы гиперболы имеют тоже свойство Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты , что и директрисы эллипса.

    Уравнение Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты определяет гиперболу с действительной осью 2 b , расположенной на оси 0 y , и мнимой осью 2 a, расположенной на оси абсцисс (подобная гипербола изображена на рисунке 2.7 пунктиром).

    Значит , гиперболы Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты и имеют общие асимптоты. Такие гиперболы называются сопряженными.

    Примечание. Если у кривой 2–го порядка смещен центр в некоторую точку O ( x 0 ; y 0 ) , то она называется нецентральной кривой. Уравнение такой кривой имеет вид:

    Каноническое уравнение гиперболы через асимптоты

    Примечание. При вращении гиперболы вокруг ее действительной оси образуется двуполостный гиперболоид, вокруг ее мнимой оси – однополостный гиперболоид

    Подробно данные уравнения рассмотрены в теме: «Исследование общего уравнения 2–ой степени» (смотри схему 10), частными случаями которого являются данные формулы.

    🔍 Видео

    Асимптоты функции. 10 класс.Скачать

    Асимптоты функции. 10 класс.

    Кривые второго порядка. Гипербола. Приведение к каноническому виду и чертежСкачать

    Кривые второго порядка. Гипербола. Приведение к каноническому виду и чертеж

    Математика без Ху!ни. Уравнения прямой. Часть 2. Каноническое, общее и в отрезках.Скачать

    Математика без Ху!ни. Уравнения прямой. Часть 2. Каноническое, общее и в отрезках.

    Математический анализ, 15 урок, АссимптотыСкачать

    Математический анализ, 15 урок, Ассимптоты

    §29 Эксцентриситет гиперболыСкачать

    §29 Эксцентриситет гиперболы

    11 класс, 53 урок, ГиперболаСкачать

    11 класс, 53 урок, Гипербола

    §31.1 Приведение уравнения кривой к каноническому видуСкачать

    §31.1 Приведение уравнения кривой к каноническому виду

    Аналитическая геометрия, 7 урок, Линии второго порядкаСкачать

    Аналитическая геометрия, 7 урок, Линии второго порядка

    Эллипс, парабола и гипербола. Конические сечения | Ботай со мной #055 | Борис Трушин |Скачать

    Эллипс, парабола и гипербола. Конические сечения | Ботай со мной #055 | Борис Трушин |

    Кривые второго порядка. Эллипс. Приведение к каноническому виду и чертежСкачать

    Кривые второго порядка. Эллипс. Приведение к каноническому виду и чертеж

    Кривые второго порядка. ГиперболаСкачать

    Кривые второго порядка. Гипербола
    Поделиться или сохранить к себе: