Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат

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

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

Эллипс — определение и вычисление с примерами решения

Эллипс:

Определение: Эллипсом называется геометрическое место точек, сумма расстояний от которых до двух выделенных точек Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат

Получим каноническое уравнение эллипса. Выберем декартову систему координат так, чтобы фокусы Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат

Рис. 29. Вывод уравнения эллипса.

Расстояние между фокусами (фокусное расстояние) равно Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатСогласно определению эллипса имеем Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатИз треугольников Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координати Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатпо теореме Пифагора найдем

Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат

соответственно. Следовательно, согласно определению имеем

Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат

Возведем обе части равенства в квадрат, получим

Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат

Перенося квадратный корень в левую часть, а все остальное в правую часть равенства, находим Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатРаскроем разность квадратов Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатПодставим найденное выражение в уравнение и сократим обе части равенства на 4, тогда оно перейдет в уравнение Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатВновь возведем обе части равенства в квадрат Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатРаскрывая все скобки в правой части уравнения, получим Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатСоберем не- известные в левой части, а все известные величины перенесем в правую часть уравнения, получим Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатВведем обозначение для разности, стоящей в скобках Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатУравнение принимает вид Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатРазделив все члены уравнения на Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатполучаем каноническое уравнение эллипса: Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатЕсли Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатто эллипс вытянут вдоль оси Ох, для противоположного неравенствавдоль оси Оу (при этом фокусы тоже расположены на этой оси). Проанализируем полученное уравнение. Если точка М(х; у) принадлежит эллипсу, то ему принадлежат и точки Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатследовательно, эллипс симметричен относительно координатных осей, которые в данном случае будут называться осями симметрии эллипса. Найдем координаты точек пересечения эллипса с декартовыми осями:

  • Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатт.е. точками пересечения эллипса с осью абсцисс будут точки Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат
  • Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатт.е. точками пересечения эллипса с осью ординат будут точки Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат(Рис. 30).

Определение: Найденные точки называются вершинами эллипса.

Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат

Рис. 30. Вершины, фокусы и параметры эллипса

Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатНаписать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат

Определение: Если Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатто параметр а называется большой, а параметр b — малой полуосями эллипса.

Определение: Эксцентриситетом эллипса называется отношение фокусного рас- стояния к большой полуоси эллипса Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат

Из определения эксцентриситета эллипса следует, что он удовлетворяет двойному неравенству Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатКроме того, эта характеристика описывает форму эллипса. Для демонстрации этого факта рассмотрим квадрат отношения малой полуоси эллипса к большой полуоси Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат

Если Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координати эллипс вырождается в окружность. Если Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координати эллипс вырождается в отрезок Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат

Пример:

Составить уравнение эллипса, если его большая полуось а = 5, а его эксцентриситет Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат

Решение:

Исходя из понятия эксцентриситета, найдем абсциссу фокуса, т.е. параметр Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатЗная параметр с, можно вычислить малую полуось эллипса Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатСледовательно, каноническое уравнение заданного эллипса имеет вид: Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат

Пример:

Найти площадь треугольника, две вершины которого находятся в фокусах эллипса Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координата третья вершина — в центре окружности

Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат

Решение:

Для определения координат фокусов эллипса и центра окружности преобразуем их уравнения к каноническому виду. Эллипс: Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат

Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатСледовательно, большая полуось эллипса Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координата малая полуось Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатТак как Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатто эллипс вытянут вдоль оси ординат Оу. Определим расположение фокусов данного эллипса Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатИтак, Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатОкружность: Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатВыделим полные квадраты по переменным Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатСледовательно, центр окружности находится в точке О(-5; 1).

Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат

Построим в декартовой системе координат треугольник Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатСогласно школьной формуле площадь треугольника Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатравна Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатВысота Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координата основание Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатСледовательно, площадь треугольника Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатравна:

Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат

Видео:Видеоурок "Гипербола"Скачать

Видеоурок "Гипербола"

Эллипс в высшей математике

Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат

где Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координати Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат—заданные положительные числа. Решая его относительно Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат, получим:

Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат

Отсюда видно, что уравнение (2) определяет две функции. Пока независимое переменное Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатпо абсолютной величине меньше Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат, подкоренное выражение положительно, корень имеет два значения. Каждому значению Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат, удовлетворяющему неравенству Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатсоответствуют два значения Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат, равных по абсолютной величине. Значит, геометрическое место точек, определяемое уравнением (2), симметрично относительно оси Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат. Так же можно убедиться в том, что оно симметрично и относительно оси Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат. Поэтому ограничимся рассмотрением только первой четверти.

При Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат, при Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат. Кроме того, заметим, что если Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатувеличивается, то разность Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатуменьшается; стало быть, точка Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатбудет перемещаться от точки Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатвправо вниз и попадет в точку Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат. Из соображений симметрии изучаемое геометрическое место точек будет иметь вид, изображенный на рис. 34.

Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат

Полученная линия называется эллипсом. Число Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатявляется длиной отрезка Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат, число Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат—длиной отрезка Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат. Числа Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координати Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатназываются полуосями эллипса. Число Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатэксцентриситетом.

Пример:

Найти проекцию окружности на плоскость, не совпадающую с плоскостью окружности.

Решение:

Возьмем две плоскости, пересекающиеся под углом Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат(рис. 35). В каждой из этих плоскостей возьмем систему координат, причем за ось Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатпримем прямую пересечения плоскостей, стало быть, ось Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатбудет общей для обеих систем. Оси ординат различны, начало координат общее для обеих систем. В плоскости Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатвозьмем окружность радиуса Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатс центром в начале координат, ее уравнение Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат.

Пусть точка Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатлежит на этой окружности, тогда ее координаты удовлетворяют уравнению Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат.

Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат

Обозначим проекцию точки Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатна плоскость Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатбуквой Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат, а координаты ее—через Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координати Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат. Опустим перпендикуляры из Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координати Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатна ось Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат, это будут отрезки Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координати Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат. Треугольник Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатпрямоугольный, в нем Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат, Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат,Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат, следовательно, Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат. Абсциссы точек Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координати Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатравны, т. е. Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат. Подставим в уравнение Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатзначение Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат, тогда cos

Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат

Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат

а это есть уравнение эллипса с полуосями Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координати Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат.

Таким образом, эллипс является проекцией окружности на плоскость, расположенную под углом к плоскости окружности.

Замечание. Окружность можно рассматривать как эллипс с равными полуосями.

Видео:Написать каноническое уравнение гиперболы. Дан эксцентриситетСкачать

Написать каноническое уравнение гиперболы.  Дан эксцентриситет

Уравнение эллипсоида

Определение: Трехосным эллипсоидом называется поверхность, полученная в результате равномерной деформации (растяжения или сжатия) сферы по трем взаимно перпендикулярным направлениям.

Рассмотрим сферу радиуса R с центром в начале координат:

Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат

где Х, У, Z — текущие координаты точки сферы.

Пусть данная сфера подвергнута равномерной деформации в направлении координатных осей Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатс коэффициентами деформации, равными Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат

В результате сфера превратится в эллипсоид, а точка сферы М (X, У, Z) с текущими координатами Х, У, Z перейдет в точку эллипсоидам Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат(х, у, z) с текущими координатами х, у, г, причем

Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат

Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатИными словами, линейные размеры сферы в направлении оси Ох уменьшаются в Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатраз, если Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат, и увеличиваются в Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатраз, если Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координати т. д.

Подставляя эти формулы в уравнение (1), будем иметь

Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат

где Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатУравнение (2) связывает текущие координаты точки М’ эллипсоида и, следовательно, является уравнением трехосного эллипсоида.

Величины Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатназываются полуосями эллипсоида; удвоенные величины Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатназываются осями эллипсоида и, очевидно, представляют линейные размеры его в направлениях деформации (в данном случае в направлениях осей координат).

Если две полуоси эллипсоида равны между собой, то эллипсоид называется эллипсоидом вращения, так как может быть получен в результате вращения эллипса вокруг одной из его осей. Например, в геодезии считают поверхность земного шара эллипсоидом вращения с полуосями

а = b = 6377 км и с = 6356 км.

Если а = b = с, то эллипсоид превращается в сферу.

Рекомендую подробно изучить предметы:
  • Геометрия
  • Аналитическая геометрия
  • Начертательная геометрия
Ещё лекции с примерами решения и объяснением:
  • Гипербола
  • Парабола
  • Многогранник
  • Решение задач на вычисление площадей
  • Шар в геометрии
  • Правильные многогранники в геометрии
  • Многогранники
  • Окружность

При копировании любых материалов с сайта evkova.org обязательна активная ссылка на сайт www.evkova.org

Сайт создан коллективом преподавателей на некоммерческой основе для дополнительного образования молодежи

Сайт пишется, поддерживается и управляется коллективом преподавателей

Whatsapp и логотип whatsapp являются товарными знаками корпорации WhatsApp LLC.

Cайт носит информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, которая определяется положениями статьи 437 Гражданского кодекса РФ. Анна Евкова не оказывает никаких услуг.

Видео:Математика без Ху!ни. Уравнение плоскости.Скачать

Математика без Ху!ни. Уравнение плоскости.

Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат

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

Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат

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

Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат

Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат

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 Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат . При a = b эллипс превращается в окружность, уравнение эллипса (2.17) принимает вид : x 2 + y 2 = a 2 . Отношение Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат половины расстояния между фокусами к большой полуоси эллипса – эксцентриситет эллипса Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат . Причем 0 ε 1, так как 0 c a .

Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат

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

Прямые Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатдиректрисы 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 Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат есть величина постоянная, равная эксцентриситету эллипса: Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат .

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 Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат . 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 Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат .

По формуле расстояния Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат между двумя точками получаем:

Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат

Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат

Эксцентриситет эллипса Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат

Примечание. Если эллипс (окружность) вращать вокруг одной из его осей, то описываемая им поверхность будет эллипсоидом вращения (сферой) Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат

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 Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат

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 Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат . 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 Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат . 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).

Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат

4. Из уравнения (2.18) гиперболы видно, что когда | x | возрастает, то | y | также возрастает . Это следует из того, что разность Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат – 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 Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат имеет две асимптоты: Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат . Так как данные прямые и гипербола (2.18) симметричны относительно координатных осей, то достаточно рассмотреть только точки, расположенные в первой четверти.

Возьмем на прямой Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат точку N , имеющую ту же абсциссу, что и точка M ( x ; y ) на гиперболе Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат . Найдем разность | MN | :

Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат

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 Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат – 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 .

Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат

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

Эксцентриситет равносторонней гиперболы равен Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат . Действительно, Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат . 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 Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат называются директрисами гиперболы. Тот факт, что для гиперболы ε > 1, то Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатозначает : правая директриса расположена между центром и правой вершиной гиперболы, левая – между центром и левой вершиной. Директрисы гиперболы имеют тоже свойство Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат , что и директрисы эллипса.

Уравнение Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат 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 Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат 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:

Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат

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:Написать канонические и параметрические уравнения прямой в пространствеСкачать

Написать канонические и параметрические уравнения прямой в пространстве

Кривые второго порядка. Эллипс: формулы и задачи

Видео:11 класс, 10 урок, Осевая симметрияСкачать

11 класс, 10 урок, Осевая симметрия

Понятие о кривых второго порядка

Кривыми второго порядка на плоскости называются линии, определяемые уравнениями, в которых переменные координаты x и y содержатся во второй степени. К ним относятся эллипс, гипербола и парабола.

Общий вид уравнения кривой второго порядка следующий:

Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат,

где A, B, C, D, E, F — числа и хотя бы один из коэффициентов A, B, C не равен нулю.

При решении задач с кривыми второго порядка чаще всего рассматриваются канонические уравнения эллипса, гиперболы и параболы. К ним легко перейти от общих уравнений, этому будет посвящён пример 1 задач с эллипсами.

Видео:Видеоурок "Канонические уравнения прямой"Скачать

Видеоурок "Канонические уравнения прямой"

Эллипс, заданный каноническим уравнением

Определение эллипса. Эллипсом называется множество всех точек плоскости, таких, для которых сумма расстояний до точек, называемых фокусами, есть величина постоянная и бОльшая, чем расстояние между фокусами.

Фокусы обозначены как Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координати Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатна рисунке ниже.

Каноническое уравнение эллипса имеет вид:

Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат,

где a и b (a > b) — длины полуосей, т. е. половины длин отрезков, отсекаемых эллипсом на осях координат.

Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат

Прямая, проходящая через фокусы эллипса, является его осью симметрии. Другой осью симметрии эллипса является прямая, проходящая через середину отрезка Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатперпендикулярно этому отрезку. Точка О пересечения этих прямых служит центром симметрии эллипса или просто центром эллипса.

Ось абсцисс эллипс пересекает в точках (a, О) и (- a, О), а ось ординат — в точках (b, О) и (- b, О). Эти четыре точки называются вершинами эллипса. Отрезок между вершинами эллипса на оси абсцисс называется его большой осью, а на оси ординат — малой осью. Их отрезки от вершины до центра эллипса называются полуосями.

Если a = b , то уравнение эллипса принимает вид Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат. Это уравнение окружности радиуса a , а окружность — частный случай эллипса. Эллипс можно получить из окружности радиуса a , если сжать её в a/b раз вдоль оси Oy .

Пример 1. Проверить, является ли линия, заданная общим уравнением Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат, эллипсом.

Решение. Производим преобразования общего уравнения. Применяем перенос свободного члена в правую часть, почленное деление уравнения на одно и то же число и сокращение дробей:

Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат

Ответ. Полученное в результате преобразований уравнение является каноническим уравнением эллипса. Следовательно, данная линия — эллипс.

Пример 2. Составить каноническое уравнение эллипса, если его полуоси соответственно равны 5 и 4.

Решение. Смотрим на формулу канонического уравения эллипса и подставляем: бОльшая полуось — это a = 5 , меньшая полуось — это b = 4 . Получаем каноническое уравнение эллипса:

Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат.

Точки Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координати Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат, обозначенные зелёным на большей оси, где

Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат,

называются фокусами.

Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат

называется эксцентриситетом эллипса.

Отношение b/a характеризует «сплюснутость» эллипса. Чем меньше это отношение, тем сильнее эллипс вытянут вдоль большой оси. Однако степень вытянутости эллипса чаще принято выражать через эксцентриситет, формула которого приведена выше. Для разных эллипсов эксцентриситет меняется в пределах от 0 до 1, оставаясь всегда меньше единицы.

Пример 3. Составить каноническое уравнение эллипса, если расстояние между фокусами равно 8 и бОльшая ось равна 10.

Решение. Делаем несложные умозаключения:

— если бОльшая ось равна 10, то её половина, т. е. полуось a = 5 ,

— если расстояние между фокусами равно 8, то число c из координат фокусов равно 4.

Подставляем и вычисляем:

Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат

Результат — каноническое уравнение эллипса:

Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат.

Пример 4. Составить каноническое уравнение эллипса, если его бОльшая ось равна 26 и эксцентриситет Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат.

Решение. Как следует и из размера большей оси, и из уравнения эксцентриситета, бОльшая полуось эллипса a = 13 . Из уравнения эсцентриситета выражаем число c, нужное для вычисления длины меньшей полуоси:

Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат.

Вычисляем квадрат длины меньшей полуоси:

Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат

Составляем каноническое уравнение эллипса:

Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат

Пример 5. Определить фокусы эллипса, заданного каноническим уравнением Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат.

Решение. Следует найти число c, определяющее первые координаты фокусов эллипса:

Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат.

Получаем фокусы эллипса:

Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат

Видео: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.

Решить задачи на эллипс самостоятельно, а затем посмотреть решение

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

1) расстояние между фокусами 30, а большая ось 34

2) малая ось 24, а один из фокусов находится в точке (-5; 0)

3) эксцентриситет Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат, а один из фокусов находится в точке (6; 0)

Видео:§31.1 Приведение уравнения кривой к каноническому видуСкачать

§31.1 Приведение уравнения кривой к каноническому виду

Продолжаем решать задачи на эллипс вместе

Если Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат— произвольная точка эллипса (на чертеже обозначена зелёным в верхней правой части эллипса) и Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат— расстояния до этой точки от фокусов Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат, то формулы для расстояний — следующие:

Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат.

Для каждой точки, принадлежащей эллипсу, сумма расстояний от фокусов есть величина постоянная, равная 2a.

Прямые, определяемые уравнениями

Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат,

называются директрисами эллипса (на чертеже — красные линии по краям).

Из двух вышеприведённых уравнений следует, что для любой точки эллипса

Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат,

где Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координати Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат— расстояния этой точки до директрис Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координати Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат.

Пример 7. Дан эллипс Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат. Составить уравнение его директрис.

Решение. Смотрим в уравнение директрис и обнаруживаем, что требуется найти эксцентриситет эллипса, т. е. Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат. Все данные для этого есть. Вычисляем:

Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат.

Получаем уравнение директрис эллипса:

Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат

Пример 8. Составить каноническое уравнение эллипса, если его фокусами являются точки Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат, а директрисами являются прямые Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат.

Решение. Смотрим в уравнение директрис, видим, что в нём можем заменить символ эксцентриситета формулой эксцентриситета как отношение первой координаты фокуса к длине большей полуоси. Так сможем вычислить квадрат длины большей полуоси. Получаем:

Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат.

Теперь можем получить и квадрат длины меньшей полуоси:

Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат

Уравнение эллипса готово:

Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат

Пример 9. Проверить, находится ли точка Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координатна эллипсе Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат. Если находится, найти расстояние от этой точки до фокусов эллипса.

Решение. Подставляем координаты точки x и y в уравнение эллипса, на выходе должно либо получиться равенство левой части уравнения единице (точка находится на эллипсе), либо не получиться это равенство (точка не находится на эллипсе). Получаем:

Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат.

Получили единицу, следовательно, точка находится на эллипсе.

Приступаем к нахождению расстояния. Для этого нужно вычислить: число c, определяющее первые координаты фокусов, число e — эксцентриситет и числа «эр» с подстрочными индексами 1 и 2 — искомые расстояния. Получаем:

Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат

Проведём проверку: сумма расстояний от любой точки на эллипсе до фокусов должна быть равна 2a.

Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат,

так как из исходного уравнения эллипса Написать каноническое уравнение симметричного относительно осей координат.

Одним из самых замечательных свойств эллипса является его оптическое свойство, состоящее в том, что прямые, соединяющие точку эллипса с его фокусами, пересекают касательную к эллипсу под разными углами. Это значит, что луч, пущенный из одного фокуса, после отраэения попадёт в другой. Это свойство лежит в основе аккустического эффекта, наблюдаемого в некоторых пещерах и искусственных сооружениях, своды которых имеют эллиптическую форму: если находиться в одном из фокусов, то речь человека, стоящего в другом фокусе, слышна так хорошо, как будто он находится рядом, хотя на самом деле расстояние велико.

📽️ Видео

§22 Исследование канонического уравнения гиперболыСкачать

§22 Исследование канонического уравнения гиперболы

Лекция 31.2. Кривые второго порядка. Гипербола.Скачать

Лекция 31.2. Кривые второго порядка. Гипербола.

Аналитическая геометрия, 6 урок, Уравнение прямойСкачать

Аналитическая геометрия, 6 урок, Уравнение прямой

Точки пересечения графика линейной функции с координатными осями. 7 класс.Скачать

Точки пересечения графика линейной функции с координатными осями. 7 класс.

ЭллипсСкачать

Эллипс

Математика без Ху!ни. Уравнения прямой. Часть 1. Уравнение с угловым коэффициентом.Скачать

Математика без Ху!ни. Уравнения прямой. Часть 1. Уравнение с угловым коэффициентом.

Эллипс (часть 8). Решение задач. Высшая математика.Скачать

Эллипс (часть 8). Решение задач. Высшая математика.

Как найти точку, симметричную точке А(3;4) относительно начала координат. Как решать. Простой способСкачать

Как найти точку, симметричную точке А(3;4) относительно начала координат. Как решать. Простой способ

Симметрия относительно прямойСкачать

Симметрия относительно прямой

§25 Исследование канонического уравнения параболыСкачать

§25 Исследование канонического уравнения параболы

Семинар 6. Приведение уравнения кривой II порядка к каноническому видуСкачать

Семинар 6. Приведение уравнения кривой II порядка к каноническому виду
Поделиться или сохранить к себе: