Слайд 1ТЕМА:
Линии второго порядка,
заданные каноническими уравнениями.
Слайд 24. Гипербола и её каноническое уравнение
Слайд 34. Гипербола и её каноническое уравнение
Гиперболой называется геометрическое место точек,
для каждой из которых абсолютная величина разности расстояний до двух
фиксированных точек плоскости, называемых фокусами, есть данное положительное число 2a меньшее, чем расстояние 2c между фокусами.
Слайд 7По определению |F1М - F2 М | = 2a
2c
Слайд 8По определению |F1М - F2 М | = 2a
2c
|F1 F2 | = 2c
Слайд 17Так как |F1 F2 | = 2c,
значит в выбранной
системе координат фокусы имеют координаты
Слайд 18Так как |F1 F2 | = 2c,
значит в выбранной
системе координат фокусы имеют координаты
F1 (-c; 0), F2
(с; 0)
Слайд 19Так как |F1 F2 | = 2c,
значит в выбранной
системе координат фокусы имеют координаты
F1 (-c; 0), F2
(с; 0)
произвольная точка M(x,y),
тогда
Слайд 20Так как |F1 F2 | = 2c,
значит в выбранной
системе координат фокусы имеют координаты
F1 (-c; 0), F2
(с; 0)
произвольная точка M(x,y),
тогда
Слайд 21По определению |F1М - F2 М | = 2a (1)
Получим
Слайд 22По определению |F1М - F2М | = 2a (1)
Получим
Слайд 23По определению |F1М - F2М | = 2a (1)
Получим
избавимся
от модуля и преобразуем
Слайд 24По определению |F1М - F2М | = 2a (1)
Получим
избавимся
от модуля и преобразуем
Слайд 25По определению |F1М - F2М | = 2a (1)
Получим
избавимся
от модуля и преобразуем
возведём обе части в квадрат
Слайд 26По определению |F1М - F2М | = 2a (1)
Получим
избавимся
от модуля и преобразуем
возведём обе части в квадрат
Слайд 27По определению |F1М - F2М | = 2a (1)
Получим
избавимся
от модуля и преобразуем
возведём обе части в квадрат
Слайд 29
Разделим на 4 и возведём обе части в квадрат
Слайд 30
Разделим на 4 и возведём обе части в квадрат
Слайд 31
Разделим на 4 и возведём обе части в квадрат
Слайд 32
Разделим на 4 и возведём обе части в квадрат
Слайд 34
Так как по определению a < c, обозначим
Слайд 35
Так как по определению a < c, обозначим
Слайд 36
Так как по определению a < c, обозначим
получим выражение
Слайд 37
Так как по определению a < c, обозначим
получим выражение
умножим его
на получим
Слайд 38
Так как по определению a < c, обозначим
получим выражение
умножим его
Слайд 39
Мы доказали, что координаты любой точки гиперболы удовлетворяют уравнению
(2)
Слайд 40
Докажем обратное: если координаты некоторой точки М(x,y) удовлетворяют уравнению (2),
то для этой точки выполнятся равенство |F1М - F2 М
| = 2a (1)
Слайд 41Пусть точка M (x; y) удовлетворяет уравнению (2), тогда выразим
:
подставим
Слайд 42Пусть точка M (x; y) удовлетворяет уравнению (2), тогда выразим
:
подставим
Слайд 43Пусть точка M (x; y) удовлетворяет уравнению (2), тогда выразим
:
подставим
Слайд 44Пусть точка M (x; y) удовлетворяет уравнению (2), тогда выразим
:
подставим
, значит
После замены получим
, значит
После замены получим
, значит
После замены получим
аналогично
, значит
После замены получим
аналогично
Слайд 51Отрезки F1M и F2M назовем фокальными радиусами гиперболы
Слайд 52Отрезки F1M и F2M назовем фокальными радиусами гиперболы
Слайд 53Отрезки F1M и F2M назовем фокальными радиусами гиперболы
Из уравнения
следует, что
Слайд 54Отрезки F1M и F2M назовем фокальными радиусами гиперболы
Из уравнения
следует, что
Если ,
Слайд 55Отрезки F1M и F2M назовем фокальными радиусами гиперболы
Из уравнения
следует, что
Если , то в силу соотношения
будем иметь
Слайд 56Отрезки F1M и F2M назовем фокальными радиусами гиперболы
Из уравнения
следует, что
Если , то в силу соотношения
будем иметь
Слайд 57Отрезки F1M и F2M назовем фокальными радиусами гиперболы
Из уравнения
следует, что
Если , то в силу соотношения
будем иметь
Если
Слайд 58Отрезки F1M и F2M назовем фокальными радиусами гиперболы
Из уравнения
следует, что
Если , то в силу соотношения
будем иметь
Если или
Слайд 59Отрезки F1M и F2M назовем фокальными радиусами гиперболы
Из уравнения
следует, что
Если , то в силу соотношения
будем иметь
Если или , то
Слайд 61Таким образом, получаем
если
если
Слайд 62Таким образом, получаем
если
если
Подставим в равенство
Слайд 63Таким образом, получаем
если
если
Подставим в равенство
(|F1М - F2 М | = 2a)
Слайд 64Таким образом, получаем
если
если
Подставим в равенство
(|F1М - F2 М | = 2a)
если
Слайд 65Таким образом, получаем
если
если
Подставим в равенство
(|F1М - F2 М | = 2a)
если выполняется
Слайд 66Таким образом, получаем
если
если
Подставим в равенство
(|F1М - F2 М | = 2a)
если выполняется
если , то
Слайд 67Таким образом, получаем
если
если
Подставим в равенство
(|F1М - F2 М | = 2a)
если выполняется
если , то
Слайд 68Таким образом, уравнение (2) есть уравнение гиперболы, т.к. доказано, что
координаты любой точки M (x; y) гиперболы, т.е. любой точки,
для которой выполняется выражение (1) удовлетворяет уравнению (2) и обратно, если два числа x и y удовлетворяет уравнению (2), то точка M (x; y) удовлетворяет соотношению (1), т.е. лежит на гиперболе.
Слайд 69каноническое уравнение гиперболы
Слайд 70каноническое уравнение гиперболы
Слайд 72 5. Исследование формы гиперболы
Т.к. в каноническое уравнение гиперболы координаты x
и y входят во второй степени
Слайд 73 5. Исследование формы гиперболы
Т.к. в каноническое уравнение гиперболы координаты x
и y входят во второй степени => оси Ox и
Oy являются осями симметрии гиперболы, а начало координат центром симметрии.
Слайд 74Из уравнения => что
,т.е. и
Геометрически это означает, что между прямыми x=a и x=-a нет точек гиперболы.
Слайд 75Из уравнения => что
,т.е. и
Геометрически это означает, что между прямыми x=a и x=-a нет точек гиперболы.
Ось симметрии Oy не пересекает гиперболу и называется мнимой осью.
Слайд 76Ось симметрии Ox пересекает гиперболу в двух точках A1(-a;0) A2(a;0)
– вершинах гиперболы и называется действительной осью.
Слайд 77Ось симметрии Ox пересекает гиперболу в двух точках A1(-a;0) A2(a;0)
– вершинах гиперболы и называется действительной осью.
a и b
в уравнении гиперболы называются соответственно действительной и мнимой полуосями гиперболы.
Слайд 78Выразим y из уравнения гиперболы и возьмем положительное значение
Слайд 79Выразим y из уравнения гиперболы и возьмем положительное значение
считая,
что получим точки
гиперболы, лежащие в I четверти.
Слайд 80Выразим y из уравнения гиперболы и возьмем положительное значение
считая,
что получим точки
гиперболы, лежащие в I четверти.
Из уравнения (3) => что y в полуинтервале есть возрастающая функция при этом предел
Слайд 81Выразим y из уравнения гиперболы и возьмем положительное значение
считая,
что получим точки
гиперболы, лежащие в I четверти.
Из уравнения (3) => что y в полуинтервале есть возрастающая функция при этом предел
Слайд 82Выразим y из уравнения гиперболы и возьмем положительное значение
считая,
что получим точки
гиперболы, лежащие в I четверти.
Из уравнения (3) => что y в полуинтервале есть возрастающая функция при этом предел
Слайд 83Всякая прямая пересекает гиперболу не более чем в двух точках,
так как прямая определяется уравнением I степени, а гипербола -
II
Слайд 84Рассмотрим уравнение прямой
или
Найдем расстояние d от точки M(x,y), лежащей на
дуге гиперболы, определенной уравнением (3), до прямой (4):
Слайд 85Рассмотрим уравнение прямой
или
Найдем расстояние d от точки M(x,y), лежащей на
дуге гиперболы, определенной уравнением (3), до прямой (4):
Слайд 86Рассмотрим уравнение прямой
или
Найдем расстояние d от точки M(x,y), лежащей на
дуге гиперболы, определенной уравнением (3), до прямой (4):
Слайд 87Рассмотрим уравнение прямой
или
Найдем расстояние d от точки M(x,y), лежащей на
дуге гиперболы, определенной уравнением (3), до прямой (4):
Слайд 88Рассмотрим уравнение прямой
или
Найдем расстояние d от точки M(x,y), лежащей на
дуге гиперболы, определенной уравнением (3), до прямой (4):
Слайд 89Получили, что на полуинтервале
расстояние d от точки M(x,y) рассматриваемой части гиперболы до
прямой (4) есть убывающая функция и
(т.е. расстояние стремиться к 0)
Слайд 90Получили, что на полуинтервале
расстояние d от точки M(x,y) рассматриваемой части гиперболы до
прямой (4) есть убывающая функция и
(т.е. расстояние стремиться к 0)
Прямая, определяемая уравнением называется асимптотой гиперболы.
Слайд 96В силу того, что гипербола, заданная каноническим уравнением, симметрична относительно
начала координат, расстояние от точки М(x;y), лежащей на дуге гиперболы,
заданой
уравнением
до прямой
стремится к нулю при
Слайд 97Так как гипербола, заданная каноническим уравнением, симметрична относительно оси Оy,
то она имеет вторую асимптоту
которая обладает свойством аналогичным свойству первой
асимптоты по отношению к дугам гиперболы, расположенной в II и IV четвертях .
Асимптоты являются диагоналями прямоугольника с вершинами Р(а;b), Q(-a;b), S(a;-b), K(-a;-b).
Слайд 105Гипербола, у которой полуоси равны, называется равносторонней
Уравнения её асимптот
Слайд 1066. Эксцентриситет и директрисы гиперболы
Слайд 1076. Эксцентриситет и директрисы гиперболы
Отношение расстояния от центра гиперболы
до фокуса к действительной полуоси гиперболы называется эксцентриситетом гиперболы и
обозначается буквой е
Слайд 1086. Эксцентриситет и директрисы гиперболы
Отношение расстояния от центра гиперболы
до фокуса к действительной полуоси гиперболы называется эксцентриситетом гиперболы и
обозначается буквой е
Слайд 1096. Эксцентриситет и директрисы гиперболы
Отношение расстояния от центра гиперболы
до фокуса к действительной полуоси гиперболы называется эксцентриситетом гиперболы и
обозначается буквой е
Так как для гиперболы 0 < а < с, то е >1
Слайд 110Перепишем формулы для фокальных радиусов
если
если
Слайд 111Перепишем формулы для фокальных радиусов
если
если
Эти четыре формулы можно объединить:
где
Слайд 112Две прямые, перпендикулярные действительной оси гиперболы и отстоящие от центра
гиперболы на расстояние а/е (где a – действительная полуось, е
– эксцентриситет гиперболы), называются директрисами гиперболы
Слайд 113Для гиперболы, заданной каноническим уравнением
уравнения директрис имеют вид
Слайд 114Для гиперболы, заданной каноническим уравнением
уравнения директрис имеют вид
Т.к. e
>1, то директрисы отстоят от центра на расстоянии меньшем действительной
полуоси.
Слайд 117Теорема: Для того чтобы точка лежала на гиперболе, необходимо и
достаточно, чтобы
отношение расстояния от этой точки до фокуса гиперболы
к расстоянию от той же точки до директрисы, соответствующей рассматриваемому фокусу, было равно эксцентриситету гиперболы.
Слайд 121 (=>) имеем точку M(x;y) принадлежащую гиперболе (2), для которой
выполняется
Слайд 122 (=>) имеем точку M(x;y) принадлежащую гиперболе (2), для которой
выполняется
Слайд 123 (=>) имеем точку M(x;y) принадлежащую гиперболе (2), для которой
выполняется
требуется доказать, что
Слайд 124 (=>) имеем точку M(x;y) принадлежащую гиперболе (2), для которой
выполняется
требуется доказать, что
Найдём
Слайд 125 (=>) имеем точку M(x;y) принадлежащую гиперболе (2), для которой
выполняется
требуется доказать, что
найдём
Слайд 126 (=>) имеем точку M(x;y) принадлежащую гиперболе (2), для которой
выполняется
требуется доказать, что
найдём
Слайд 127 Пусть существует точка M(x;y), для которой
выполняется докажем, что точка принадлежит гиперболе,
т.е. её координаты удовлетворяют ур.(2)
(<=)
Слайд 128 Пусть существует точка M(x;y), для которой
выполняется докажем, что точка принадлежит гиперболе,
т.е. её координаты удовлетворяют ур. (2)
Так как F2 (c,0), тогда
(<=)
Слайд 129 Пусть существует точка M(x;y), для которой
выполняется докажем, что точка принадлежит гиперболе,
т.е. её координаты удовлетворяют ур. (2)
Так как F2 (c,0), тогда
из
(<=)
Слайд 130 Пусть существует точка M(x;y), для которой
выполняется докажем, что точка принадлежит гиперболе,
т.е. её координаты удовлетворяют ур. (2)
Так как F2 (c,0), тогда
из
Подставим
(<=)
Слайд 131 Пусть существует точка M(x;y), для которой
выполняется докажем, что точка принадлежит гиперболе,
т.е. её координаты удовлетворяют ур. (2)
Так как F2 (c,0), тогда
из
Подставим
Возведём в квадрат, упростим, помня, что
(<=)
Слайд 132 Пусть существует точка M(x;y), для которой
выполняется докажем, что точка принадлежит гиперболе,
т.е. её координаты удовлетворяют ур. (2)
Так как F2 (c,0), тогда
из
Подставим
Возведём в квадрат, упростим, помня, что
получим
(<=)
Слайд 133Самостоятельно изучить вопросы по данной теме:
Понятие сопряженной гиперболы
Уравнение касательной к
гиперболе
Оптическое свойство гиперболы
Слайд 1347. Парабола и её каноническое уравнение
Слайд 1357. Парабола и её каноническое уравнение
Параболой называется геометрическое место
точек, для каждой из которых расстояние до некоторой фиксированной точки
плоскости, называемой фокусом, равно расстоянию до некоторой фиксированной прямой, не проходящей через фокус, и называемой директрисой.
Слайд 1367. Парабола и её каноническое уравнение
Расстояние от фокуса параболы
до её директрисы называется параметром параболы.
Слайд 1377. Парабола и её каноническое уравнение
Расстояние от фокуса параболы
до её директрисы называется параметром параболы.
Эксцентриситет параболы принимается равным 1
Слайд 145Расстояние FD обозначим р (параметр параболы).
Слайд 146Расстояние FD обозначим р (параметр параболы).
тогда в выбранной системе координат
фокус F будет иметь координаты
Слайд 147Расстояние FD обозначим р (параметр параболы).
тогда в выбранной системе координат
фокус F будет иметь координаты F( ;0)
Слайд 148Расстояние FD обозначим р (параметр параболы).
тогда в выбранной системе координат
фокус F будет иметь координаты F( ;0)
а уравнение
директрисы
Слайд 149Расстояние FD обозначим р (параметр параболы).
тогда в выбранной системе координат
фокус F будет иметь координаты F( ;0)
а уравнение
директрисы x=-
Слайд 153Точка M(x;y) лежит на данной параболе тогда и только тогда,
когда r = d
Слайд 154Точка M(x;y) лежит на данной параболе тогда и только тогда,
когда r = d
r=|FM|=
Слайд 155Точка M(x;y) лежит на данной параболе тогда и только тогда,
когда r = d
r=|FM|=
Слайд 156Точка M(x;y) лежит на данной параболе тогда и только тогда,
когда r = d
r=|FM|=
d=|PM|=
Слайд 157Точка M(x;y) лежит на данной параболе тогда и только тогда,
когда r = d
r=|FM|=
d=|PM|=
Слайд 158Точка M(x;y) лежит на данной параболе тогда и только тогда,
когда r = d
r=|FM|=
d=|PM|=
То уравнение параболы примет вид
Слайд 1658. Исследование формы параболы
Т.к. ордината у в каноническом уравнении параболы
входит во 2-й степени, то
Слайд 1668. Исследование формы параболы
Т.к. ордината у в каноническом уравнении параболы
входит во 2-й степени, то ось Ox является осью симметрии
параболы (1).
Слайд 1678. Исследование формы параболы
Т.к. ордината у в каноническом уравнении параболы
входит во 2-й степени, то ось Ox является осью симметрии
параболы (1).
Точка пересечения параболы с её осью симметрии называется вершиной параболы.
Слайд 1688. Исследование формы параболы
Т.к. ордината у в каноническом уравнении параболы
входит во 2-й степени, то ось Ox является осью симметрии
параболы (1).
Точка пересечения параболы с её осью симметрии называется вершиной параболы.
Имеет только одну вершину в точке
Слайд 1698. Исследование формы параболы
Т.к. ордината у в каноническом уравнении параболы
входит во 2-й степени, то ось Ox является осью симметрии
параболы (1).
Точка пересечения параболы с её осью симметрии называется вершиной параболы.
Имеет только одну вершину в точке О(0;0).
Слайд 1708. Исследование формы параболы
Всякая прямая пересекает параболу не более чем
в двух точках
Слайд 1718. Исследование формы параболы
Всякая прямая пересекает параболу не более чем
в двух точках (т.к. прямая определяется уравнением 1-ой степени, а
парабола - уравнением 2-ой степени)
Слайд 174Из (1) ⇒, что x≥0 (т. к. p>0, а
Разрешая уравнение (1) относительно
у
Слайд 175Из (1) ⇒, что x≥0 (т. к. p>0, а
Разрешая уравнение (1) относительно
у и беря лишь неотрицательные значения
Слайд 176Из (1) ⇒, что x≥0 (т. к. p>0, а
Разрешая уравнение (1) относительно
у и беря лишь неотрицательные значения
видим, что в полуинтервале [0;+∞],
Слайд 177Из (1) ⇒, что x≥0 (т. к. p>0, а
Разрешая уравнение (1) относительно
у и беря лишь неотрицательные значения
видим, что в полуинтервале [0;+∞],
y - возрастающая функция, причем
Слайд 178Из (1) ⇒, что x≥0 (т. к. p>0, а
Разрешая уравнение (1) относительно
у и беря лишь неотрицательные значения
видим, что в полуинтервале [0;+∞],
y - возрастающая функция, причем
, где р>0,
сводиться к
уравнению (1) заменой x на −x,
, где р>0,
сводиться к
уравнению (1) заменой x на −x,
т. е. путём преобразования системы координат, которая соответствует изменению положительного направления оси Ox на противоположное.
, где р>0,
сводиться к
уравнению (1) заменой x на −x,
т. е. путём преобразования системы координат, которая соответствует изменению положительного направления оси Ox на противоположное.
Отсюда следует, что парабола
симметрична с параболой
относительно оси Oy
Слайд 194Аналогичными рассуждениями устанавливаем, что каждое из уравнений
где p>0
определяет
параболу с вершиной в начале координат и осью симметрии Oy
Слайд 209Самостоятельно изучить вопросы по данной теме:
Уравнение касательной к параболе
Оптическое свойство
параболы
Слайд 2109.Уравнение эллипса, параболы и гиперболы в полярных координатах.
Слайд 211Полярная система координат на плоскости.
Говорят, что на плоскости введена
полярная система координат, если эта плоскость ориентирована, на ней выбраны
точка О – полюс, луч Ох, выходящий из точки О - полярная ось и масштабный отрезок.
Слайд 232Формулы (1) позволяют вычислить декартовые прямоугольные координаты х, у точки
М по её полярным координатам ϕ,r.
Слайд 233Формулы (1) позволяют вычислить декартовые прямоугольные координаты х, у точки
М по её полярным координатам ϕ,r.
Формулы (2) и (3) позволяют
вычислить полярные координаты ϕ и r, по её декартовым координатам х, у .
Слайд 234Полярное уравнение эллипса, гиперболы и параболы
Пусть L-какая-нибудь из изученных
нами линий второго порядка,
(если L-гипербола, то имеем в виду
одну из её ветвей).
Слайд 235Полярное уравнение эллипса, гиперболы и параболы
Пусть L-какая-нибудь из изученных
нами линий второго порядка,
(если L-гипербола, то имеем в виду
одну из её ветвей).
Будем называть фокальной осью линии L, ту из её осей симметрии, которая проходит через фокус этой линии.
Слайд 236Введем полярную систему координат, совмещая полюс с фокусом F (в
случае гиперболы берем фокус ближайшей к вершине рассматриваемой ветви).
Слайд 237Пусть D-основание перпендикуляра, опущенного из F на директрису, соответствующего этому
фокусу. Полярную ось расположим на прямой DF, причем положительное направление
примем от D к F.
Слайд 248Половина длины фокальной хорды (т. е. хорды, проходящей через фокус
перпендикулярно к фокальной оси) называется фокальным параметром (p).
Слайд 249Половина длины фокальной хорды (т. е. хорды, проходящей через фокус
перпендикулярно к фокальной оси) называется фокальным параметром (p).
Тогда
Слайд 250Половина длины фокальной хорды (т. е. хорды, проходящей через фокус
перпендикулярно к фокальной оси) называется фокальным параметром (p).
Тогда
Слайд 251Половина длины фокальной хорды (т. е. хорды, проходящей через фокус
перпендикулярно к фокальной оси) называется фокальным параметром (p).
Тогда
подставим в
Слайд 252Половина длины фокальной хорды (т. е. хорды, проходящей через фокус
перпендикулярно к фокальной оси) называется фокальным параметром (p).
Тогда
подставим в
Выразим r:
Слайд 253Половина длины фокальной хорды (т. е. хорды, проходящей через фокус
перпендикулярно к фокальной оси) называется фокальным параметром (p).
Тогда
подставим в
Выразим r:
Слайд 254Половина длины фокальной хорды (т. е. хорды, проходящей через фокус
перпендикулярно к фокальной оси) называется фокальным параметром (p).
Тогда
подставим в
Выразим r:
Слайд 255Половина длины фокальной хорды (т. е. хорды, проходящей через фокус
перпендикулярно к фокальной оси) называется фокальным параметром (p).
Тогда
подставим в
Выразим r:
Слайд 257
Полярное уравнение
кривой 2-го порядка