Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Билеты математика 2.docx
Скачиваний:
5
Добавлен:
01.03.2025
Размер:
148 Кб
Скачать
☆

Вопрос 18.

Классификация линии 2-го порядка. Уравнение линии 2-го порядка в полярной системе координат.

Классификация линии 2-го порядка.

Рассмотрим линии, определяемые уравнениями второй степени относительно текущих координат

A +2Bxy+ +2Dx+2Ey+F=0

Коэффициенты уравнения – действительные числа, но по крайней мере одно из чисел А,В или С отлично от нуля. Такие линии называются линиями (кривыми)второго порядка. Ниже будет установлено, что уравнение определяет на плоскости окружность, эллипс, гиперболу или параболу. Прежде, чем переходить к этому утверждению, изучим свойства перечисленных кривых.

Уравнение линии 2-го порядка в полярной системе координат.

Пользуясь общим свойством эллипсов, гипербол и парабол, выведем общее уравнение этих кривых второго порядка в полярных координатах при некотором специальном выборе полярной системы координат.

Пусть дана произвольная из указанных линий (эллипс, ветвь гиперболы или парабола). Возьмем фокус F кривой (любой, если их два) и соответствующую ему директрису L (если рассматривается ветвь гиперболы, то берется фокус и директриса, ближайшие к этой ветви).

Введем полярную систему координат так, чтобы полюс О совпал с фокусом F, а полярная ось была направлена по оси симметрии кривой в сторону, противоположную директрисе L.

Возьмем на кривой произвольную точку М( ; ), соединим ее отрезком FM с фокусом и опустим перпендикуляр МК на директрису. Кроме того, из точки F проведем перпендикуляр FR к полярной оси до пересечения с кривой в точке R, а из точки R опустим перпендикуляр RQ на директрису

(Рис. 12).

Обозначим FR=p и будем называть это число фокальным параметром.

На основании общего свойства кривых второго порядка

По тем же соображениям:

или , оттуда

Подставим найденные выражения для FM и КМ в равенство , получим:

Уравнение (3) называется уравнением кривой второго порядка в полярных координатах. При >1 кривая является эллипсом, при ξ>1 - ветвью гиперболы, при =1 - параболой.

Фокальный параметр Р из уравнения параболы определяется непосредственно. Для того, чтобы фокальный параметр выразить через параметры эллипса и гиперболы, следует заметить, что фокальный параметр Р является ординатой точки кривой, абсцисса которой равна абсциссе соответствующего фокуса (в выбранной при выведении канонического уравнения соответствующей кривой системе ХОY).

Подставляя вместо координат точки М(х;у) в уравнение эллипса координаты точки (-с;р), получим:

или

откуда следует

Аналогично, подставляя в уравнение гиперболы координаты точки (с;р), получим:

или

откуда следует соотношение