Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ustu228.pdf
Скачиваний:
127
Добавлен:
12.05.2015
Размер:
2.55 Mб
Скачать

Если α ≠ 0, то при λ = αβ получим уравнение пучка прямых в виде

A1x+B1y+C1+λ(A2x+B2y+C2)=0, которое определяет все прямые пучка, кроме второй из прямых, т.к. α ≠ 0 .

3. КРИВЫЕ ВТОРОГО ПОРЯДКА

Кривые второго порядка на плоскости описываются алгебраическими уравнениями второго порядка.

3.1. Эллипс

Эллипсом называется геометрическое место всех точек M(x,y), для которых сумма расстояний до двух заданных точек F1(+с,0) и F2(-с,0) (называемых фокусами эллипса) постоянна и равна 2а.

Так называемое каноническое уравнение эллипса может быть получено непосредственно из определения эллипса.

По определению F1M + F2M = 2a и F1F2 = 2c, где а>c. Воспользуемся формулой расстояния между двумя точками

 

F M

= (x c)2

+ y2 = r ,

F M

= (x c)2 + y2

= r .

 

1

 

 

 

1

2

 

 

 

 

 

2

 

По определению r1 + r2 = 2a . Подставим в это равенство найденные r1 и

r2:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x + c)2 + y2 + (x c)2 + y2 = 2a .

 

 

 

 

Проделаем очевидные преобразования:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x + c)2 + y2 = 2a (x c)2 + y2 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x + c)2 + y2 = 4a2 4a (x c)2 + y2 + (x c)2 + y2 ;

 

 

 

 

 

 

 

a (x c)2 + y2 = a2 cx;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(a2 c2 )x2 + a2 y2 = a2 (a2 c2 ).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

2

2

 

2 2 2 2 2

 

2

 

x2

 

y2

Так как а>c, то положим a

-c =b

, тогда b x +a y =a

b

 

или

 

+

 

=1.

 

a2

b2

Полученное уравнение называется каноническим уравнением эллипса.

Элементами эллипса являются: точка О - центр эллипса; точки A, B, C, D - вершины эллипса; точки F1(с,0), F2(-с,0) - фокусы эллипса; 2c - фокусное

расстояние, которое вычисляется по формуле c = a2 b2 ; АВ=2а и

11

CD=2b - большая и малая оси эллипса; a и b - большая и малая полуоси эллипса; e = ac , (e <1) - эксцентриситет эллипса, который вычисляется по

формуле e = 1

b2

.

a2

 

 

Эксцентриситет определяется отношением осей эллипса и характеризует его форму: чем больше e, тем более вытянут эллипс вдоль большой оси.

Прямые, параллельные малой оси и отстоящие от неё на расстояние ae , называются директрисами эллипса.

Уравнения правой и левой директрис эллипса имеют вид: x = ± ae .

Отметим, что ae > a , так как e <1.

Фокальный параметр p =

b2

- это половина хорды, проведённой через

a

фокус параллельно малой оси.

 

 

 

3.2. Окружность

Окружность представляет собой геометрическое место точек, равноудаленных от точки О, называемой центром окружности.

Уравнение окружности можно получить из уравнения эллипса при a=b=R: x2+y2=R2.

3.3. Гипербола

Гиперболой называется геометрическое место всех точек M(x,y), для которых абсолютная величина разности расстояний до двух заданных точек F1(+c,0) и F2(-c,0) (называемых фокусами гиперболы) постоянна и равна 2а<2с.

12

Так называемое каноническое уравнение гиперболы может быть получено непосредственно из определения гиперболы.

По определению F1M F2 M = 2a и F1 F2 = 2c, где а<с.

 

 

Воспользуемся

формулой

расстояния

 

между

 

двумя точками

 

F M

= (x c)2 + y2

= r ,

F M

= (x + c)2 + y2 = r .

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

 

2

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

По определению r1 r2 = ±2a . Подставим в это равенство найденные r1 и

r2:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x + c)2 + y2 (x c)2 + y2 = ±2a.

 

 

 

 

Проделаем очевидные преобразования:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x + c)2 + y2 = ±2a + (x c)2 + y2 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x + c)2 + y2 = 4a2 ± 4a (x c)2 + y2 + (x c)2 + y2 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

cx a2 = ±a (x c)2 + y2 ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(c2 a2 )x2 a2 y2 = a2 (c2 a2 ).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 2

2

 

2 2 2 2

2

 

2

 

x2

 

y2

Так как c>a, то положим c

-a

=b

, тогда b x -a y =a

b

 

или

 

 

=1.

 

a2

b2

Полученное уравнение называется каноническим уравнением гиперболы. Элементами гиперболы являются:

точка О - центр гиперболы; точки А и В - вершины гиперболы; точки F1(+с,0) и F2(- с,0) - фокусы гиперболы; 2с - фокусное расстояние, которое вычисляется

по формуле c =

b2 + a2

; AB=2a - действительная ось гиперболы;

CD=2b -

 

мнимая ось

гиперболы; b = c2 a2 ;

e = c

-

 

 

 

 

 

a

 

 

эксцентриситет гиперболы, который вычисляется по

 

формуле e =

1+ b2

, e >1.

 

 

 

 

 

a2

 

 

Эксцентриситет определяется отношением осей гиперболы и характеризует еe форму: чем больше e,

тем более вытянут вдоль мнимой оси основной прямоугольник гиперболы.

Уравнения директрис гиперболы имеют вид: x = ± ae .

Отметим, что ae < a , так как e >1.

Асимптоты гиперболы - это прямые, к которым ветви гиперболы неограниченно приближаются при удалении в бесконечность.

13

С учётом того, что k = ±tgα = ± ba , уравнения асимптот гиперболы принимают вид y = ± ba x .

Фокальный параметр гиперболы p = b2 . a

3.4. Парабола

Параболой называется геометрическое место точек M(x,y), равноудалённых от заданной точки F(p/2,O) (называемой фокусом параболы) и от данной прямой (называемой директрисой параболы).

Так называемое каноническое уравнение параболы может быть получено непосредственно из определения параболы.

По определению FM = MK и r = d, кроме того, d = 2p + x .

 

 

Воспользуемся

 

формулой

расстояния

 

между

двумя

точками

r =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x p)2

+ y2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

Таким

 

образом,

 

получено

равенство

 

(x

p

)2

+ y2

=

+ x

или

 

 

 

2

 

p

 

 

 

 

p

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x

 

)

 

+ y

 

= (

 

 

+ x)

 

. Отсюда y =2px.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

2

 

 

каноническим

 

уравнением

 

 

Полученное

уравнение

называется

 

параболы.

Элементами параболы являются:

точка О - вершина параболы;

ox - ось параболы; точка

F(р/2,O) - фокус

параболы; x = −

p

- уравнение

директрисы параболы; e =

1- эксцентриситет

 

2

 

 

 

параболы.

p - фокальный параметр (расстояние от фокуса до директрисы или половины хорды, проходящей через фокус перпендикулярно оси ox).

14

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]