книги из ГПНТБ / Богомолов Н.В. Практические занятия по высшей математике учеб. пособие для сред. спец. учеб. заведений
.pdf
|
£ |
Р е ш е н и е . Из условия задачи имеем: с — 4, е — — = |
|
= 0,8. |
Подставив во второе равенство значение с, получим |
а — 5. |
По формуле (3.8) найдем: Ь2 — 52— 42= 9. По урав |
нению |
(3.7) запишем: |
339. Составить уравнение эллипса, фокусы которого лежат в точках ( ± ]/3; 0 ) и эксцентриситет его е = ~ .
340. Составить уравнение эллипса с фокусами на оси Ох, если расстояние между фокусами равно 12, а эксцен триситет е — 0 ,6.
V. Составление уравнения эллипса по координатам двух его противоположных вершин
(по длине большой или малой оси) и эксцентриситету
341. Составить уравнение эллипса с фокусами на оси
Ох, если его большая ось равна 14, а-эксцентриситете = у .
Р еш ен и е . Из условия задачи имеем: |
1) а = 7; 2) с — |
||||||
= у = |
у . |
Подставив |
во |
второе соотношение значение а, |
|||
получим: с = у . |
Найдем |
Ь2 по |
формуле |
(3.8); Ь2 = \ 2— |
|||
/ н у |
_ |
245 |
|
|
|
|
|
\ 3 / |
~ |
9 • |
(3.7) |
запишем: |
|
|
|
По |
уравнению |
|
|
||||
|
|
к'1 . у |
1 |
, |
|
X2 . 9у 2 |
, |
|
|
7 2 + 'Й 5 — ^ |
или |
49^" 2 4 5 ~ |
‘ |
||
|
|
|
9 |
|
|
|
|
342. Составить уравнение эллипса с фокусами на оси Ох, если его большая ось равна 10, а эксцентриситет е —
=0, 6.
343.Составить уравнение эллипса с фокусами на оси
Ох, если малая ось равна 16, а эксцентриситет е=±Ѳ,6 .
VI. Составление уравнения эллипса по сумме (разности) его полуосей и расстоянию между фокусами
344. Составить уравнение эллипса с фокусами на оси Ох, если сумма полуосей его равна 8 и расстояние между фокусами равно 8.
Р е ш е н и е . По условию задачи имеем: 1) а+Ь = 8 ; 2) с= 4. В формулу (3.8) подставим значение с: Ь2 = а2 — 16.
Решив |
систему |
уравнений а-\-Ь —8 и а2 — Ь2 — 16 нахо |
|
дим |
а = 5, |
Ь = 3. |
Подставив значения а в b в уравнение |
(3.7), |
получим: |
|
345.Составить уравнение эллипса, если сумма полуосей его равна 25, а фокусы имеют координаты (±5; 0).
346.Составить уравнение эллипса, если сумма полу
осей его равна 9, а фокусы имеют координаты ( ± 6 ; О).
VII. Составление уравнения эллипса по длине его большой (малой) оси и координатам точки, через которую он проходит
347.Составить уравнение эллипса с фокусами на оси
Ох, |
если он проходит через точку |
М (—6 ; 4) и малая ось |
||
его |
равна 10. |
2b =^10, |
откуда Ь = 5. |
|
Р еш ен и е . По условию задачи |
||||
Для |
вычисления а подставим в уравнение |
эллипса |
(3.7) |
|
вместо переменных х и у координаты точки |
М (—6 ; |
4) и |
значение Ь = 5, получим а2=100.
Подставив значения а2 в. b в уравнение (3.7), получим искомое уравнение эллипса:
х2 + £ = 1
100 ‘ 25 1
348.Составить уравнение эллипса с фокусами на оси Ох, если он проходит через точку (12; —12) и большая ось его равна 40.
349.Эллипс с фокусами на оси Ох проходит через точку
(2; 2 |
]/2 ). Малая ось его равна 6 . Составить уравнение |
этого |
эллипса. |
VIII. Составление уравнения эллипса, проходящего через две данные точки
350.Составить уравнение эллипса, проходящего через
точки |
А { у 3 ; У б ) и В(3; |
У 2 ). |
Фокусы эллипса лежат |
|
на оси |
Ох. |
Чтобы составить |
уравнение эллипса, необ |
|
Реш ен ие . |
||||
ходимо найти |
параметры а |
и Ь. |
Подставив в уравнение |
эллипса (3.7) координаты данных точек, получим после преобразований систему
3b2-f- 6Û2= a2b2, 9b2+ 2Û2= a2b2.
Из этой системы находим а2= 12 и b2 = 8.
Применяя уравнение эллипса (3.7), получим искомое уравнение:
351. Составить уравнение эллипса, проходящего через точки А (6 ; 4) и В (8 ; 3)-. Фокусы эллипса лежат на оси Ох.
352. Составить уравнение эллипса, проходящего через
точки (і/2; 2) и (2; |
У^З). Фокусы эллипса лежат |
на |
оси Ох. |
|
|
IX. Вычисление координат вершин эллипса (длин осей) |
|
|
по его уравнению |
|
|
^2 |
у2 |
его |
353. Дан эллипс 49 |
yg — 1 • Найти координаты |
вершин и длины осей.
Ре ш е н и е . |
Из уравнения эллипса имеем: а2 = 49, а— |
||
— ± 7 ; |
Ь2= 16, |
Ь —± 4. Отсюда координаты |
вершин |
А (±7; |
0) и В (0; ±4). |
14 и 2Ь= |
|
Длины осей |
соответственно равны: 2а = 2 • 7 = |
=2-4 = 8.
354.Найти координаты вершин и длины осей эллипса:
X. Вычисление координат фокусов эллипса (расстояние между фокусами) по его уравнению
д*2 |
у 2 |
355.Дан эллипс joo + |g — С Найти координаты фоку
сов эллипса и |
расстояние между его фокусами. |
|
Р е ш е н и е . |
Из |
уравнения эллипса имеем: а2=100 и |
Ь2 = 36. По формуле |
(3.8) найдем: |
с = ± У 100 — 36 = ± 8 ,
отсюда координаты фокусов F (zb8 ; 0) и расстояние между фокусами 2с = 2 • 8 = 16.
356.Найти координаты фокусов и расстояние между
фокусами эллипса: |
1) ~ + |
у = 1; |
|
fö + 26= 1 ‘ |
|
|||||||||||
|
|
XI. |
Вычисление эксцентриситета эллипса |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
по его уравнению |
|
|
|
|
|||||
|
357. |
Дан |
|
|
|
|
д-2 |
|
|
|
Вычислить |
эксцентриси |
||||
|
эллипс yoö + f y = l - |
|||||||||||||||
тет этого эллипса. |
уравнения |
эллипса имеем: а2=100 и |
||||||||||||||
|
Р е ш е н и е . |
Из |
||||||||||||||
62= 51. |
По |
формуле |
(3.8) |
|
найдем |
|
с: |
c - = Y 1007— 51=7. |
||||||||
Эксцентриситет находим по формуле (3.9): е = ^ |
— 0,7. |
|||||||||||||||
|
358. |
Вычислить эксцентриситет эллипса: |
|
|
||||||||||||
|
|
|
1) |
|
л.УІ.= \- |
2) — |
+ |
“ |
= 1 |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
2 5 ^ |
9 |
’ |
|
' |
7 |
^ |
16 |
• |
|
|
|
|
|
XII. |
Вычисление координат |
точек пересечения |
|
|||||||||||
|
|
|
|
данного эллипса с данной прямой |
|
|
||||||||||
|
359. |
Найти |
координаты |
точек |
|
пересечения |
эллипса |
|||||||||
Ш + Й = 1 |
с прямой х + 2 у - И |
= 0. |
|
|
|
|||||||||||
|
Р е ш е н и е . |
Для |
вычисления |
координат точек пересе |
||||||||||||
чения эллипса и |
прямой необходимо решить систему урав |
|||||||||||||||
нений |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
/ |
|
|
|
|
|
|
|
) |
100 ^ |
25 |
|
’ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
х + 2у — 14 = 0. |
|
|
|
||||||
Корни этой |
системы Xi = 8 , ух = 3 и х2= 6 , у2 = 4. Эллипс |
|||||||||||||||
и прямая пересекаются в точкахД8 ; 3) и (6 ; 4). |
|
|||||||||||||||
|
360. |
Найти |
координаты точек |
пересечения: 1) эллипса |
||||||||||||
д-2 |
j j 2 |
|
и |
ПРЯМ0Й х + 3у —2 1 = 0 ; |
2) |
|
д-2 |
|||||||||
225 “Ь І5 = 1 |
эллипса ^5 + |
|||||||||||||||
|
Ф |
и прямой |
Зх + Зу —21 = 0 . |
|
|
|
|
|||||||||
+ ^ -= 1 |
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
XIII. |
Вычисление длины отрезка данной |
прямой, |
||||||||||||
|
|
|
заключенной внутри данного эллипса |
|
|
|||||||||||
|
361. |
Найти длину отрезка |
прямой х + 4г/ — 28 = 0, за- |
|||||||||||||
ключенной |
внутри |
|
|
|
д;2 |
|
н2 |
|
|
|
|
|||||
эллипса щ |
+ §5 = 1• |
|
|
|||||||||||||
|
Решение . |
Для |
вычисления |
длины отрезка прямой, |
||||||||||||
заключенной |
внутри |
эллипса, |
найдем |
координаты точек |
пересечения прямой и эллипса, для этого решим систему уравнений
х-\-Ау —28 = 0 ;
+ £ = 1
400 ' 25
Корни этой системы хх — 12, й = 4 их2= 16, у2 = 3. Точки пересечения прямой с эллипсом Л (12; 4) и 5(16; 3). По формуле (1. 1) найдем:
AB = У (16 — 12)2+ (3 — 4)2= VT7.
362. Найти длину отрезка прямой х — 2у —2 = 0, за-
^»2
ключенной внутри эллипса щ + |д = 1.
§19. Гипербола
Гиперболой называется геометрическое место точек, абсолютная величина разности расстояний каждой из ко торых от двух данных точек, называемых фокусами, есть ве личина постоянная, меньшая расстояния между фокусами и
не равная нулю. Уравнение гиперболы
|
, |
(3.11) |
|
а2 |
£>2 . ’ |
||
|
|||
где а —длина |
действительной |
||
полуоси; |
|
||
Ь —длина |
мнимой полуоси |
(рис. 57).
Зависимость между парамет рами a, b и с
а2,
где с —половина расстояния между фокусами. Эксцентриситет гиперболы
e=sf . = |
i ^ ± |
E > i . |
а |
а |
|
(3.12)
(3.13)
Уравнения асимптот гиперболы |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
У- |
ь- X. |
|
|
(3.14) |
Уравнения равносторонней гиперболы |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
х2 —у2 = а2. |
|
|
(3.15) |
||
Уравнение асимптот равносторонней гиперболы |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
У = ± х . |
|
|
(3.16) |
||
В формулах |
(3.11) |
и (3.15) х и у — переменные коорди |
|||||||||
наты-координаты любой точки гиперболы. |
В формулах |
||||||||||
(3.14) |
и (3.16) X |
и у — координаты любой точки асимптоты. |
|||||||||
По |
координатам |
дей |
|
|
|
|
|||||
ствительных вершин гипер |
|
|
|
|
|||||||
болы Лх (—а\ 0) |
и А а (а; 0) |
|
|
|
|
||||||
непосредственно |
находится |
|
|
|
|
||||||
длина |
действительной |
оси |
|
|
|
|
|||||
2а и по координатам мни |
|
|
|
|
|||||||
мых вершин Вх (0 ; —Ъ) и |
|
|
|
|
|||||||
В2 (0; b) определяется |
дли |
|
|
|
|
||||||
на мнимой оси |
2Ь, наобо |
|
|
|
|
||||||
рот, |
по |
длинам действи |
|
|
|
|
|||||
тельной |
и |
мнимой |
осей |
|
|
|
|
||||
находятся |
действительные |
|
|
|
|
||||||
вершины гиперболы (± а ; 0) |
|
|
|
|
|||||||
и мнимые вершины (0 ; ±Ь). |
|
|
|
|
|||||||
По |
координатам фоку |
|
|
|
|
||||||
сов гиперболы (ztc; 0) на |
|
|
2с и по |
расстоянию |
|||||||
ходится расстояние между фокусами |
|||||||||||
между |
фокусами |
2с |
определяются |
координаты фокусов |
|||||||
(±с; |
0). |
|
с фокусами на оси Оу имеет вид |
||||||||
Гипербола |
|||||||||||
|
|
|
|
|
X й |
1 |
Л- |
у* |
|
<3.17) |
|
|
|
|
|
|
¥ |
1 |
ИЛИ |
Г=- — |
-V = |
||
|
|
|
|
|
|
|
Ь2 |
а2 |
|
|
|
где а — действительная |
полуось; |
|
|
|
|||||||
6 — мнимая полуось |
(рис. |
58). |
|
|
|
||||||
Уравнения асимптот гиперболы с фокусами на оси Оу |
|||||||||||
примут вид |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
х = ± т у- |
|
|
(3-18) |
Формулы (3.12) и (3.13) для гиперболы с фокусами на оси Оу остаются без изменений.
Гиперболы, выраженные уравнениями (3.11) и (3.17), называются сопряженными. Уравнение равносторонней ги перболы с фокусами на оси Оу
|
у * - х 2 = а2. |
(3.19) |
Построение |
гиперболы по ее уравнению |
д;2 |
— — = 1 |
||
производится по следующей схеме: |
строят точки |
|
1) находят |
полуоси гиперболы а и 6 и |
с координатами Ах (—а; 0), Л2 (а; 0), Вг (0; —6) и В2 (0; 6); 2) проводят через эти точки прямые, параллельные
осям Ох и Оу, получают прямоугольник с центром в начале - координат и со сторонами 2а и 26;
3)строят диагонали этого прямоугольника и продол жают каждую из них в обе стороны, получают асимптоты гиперболы (3.14);
4)вычерчивают ветви гиперболы (от руки) как кривые, проходящие через вершины Ах (—а; 0) и А2(а; 0) и при ближающиеся к асимптотам по мере удаления от начала координат (см. рис. 57).
Построение гиперболы с фокусами на оси Оу (3.17)
выполняется аналогично.
Во всех задачах на гиперболу предполагается, что оси симметрии гиперболы совпадают с осями координат.
I. Проверка принадлежности данных точек данной гиперболе
363. Проверить, принадлежат ли точки: 1) А (5; 6),
В (21/5; 4) и С (3; 5) гиперболе^ — = 1; 2) Л (УТб; —2),
ß ( j / 3 ; —5) и С (—31/2; 6) гиперболе у —|g = l.
II.Составление уравнения гиперболы по длинам ее осей
364.Составить уравнение гиперболы с фокусами на
оси |
Ох, если |
ее действительная ось равна 16 |
и мнимая |
ось |
равна 8 . |
Для составления уравнения |
гиперболы |
|
Реш ен ие . |
необходимо знать параметры а и Ь. Из условия задачи
имеем: |
2а |
— 16, а = 8 и 26 = 8 |
, 6 = 4. Подставив эти зна |
чения а |
и |
6 в уравнение гиперболы (3.11), получим: |
|
|
|
_ ÿ* |
_ 1 |
64 |
Ï6 “ |
365. Составить уравнение гиперболы с фокусами на оси Ох, если ее действительная ось равна 24 и мнимая ось равна 40.
ІИ. Составление уравнения гиперболы по длине ее дейст вительной оси (по координатам двух ее вершин) и расстоянию между фокусами (координатам фокусов)
366. Составить уравнение гиперболы, если ее вершины находятся в точках Ах (—3; 0) и А2 (3; 0) и фокусы в точ ках (±5; 0).
Решен ие . Из условия задачи следует, что а = 3 и с — 5. По формуле (3.12) имеем: 62= 52—32= 16.
Подставив значения а и Ьъ в уравнение (3.11), получим:
ж2 _ _ ,
916
367.Составить уравнение гиперболы, если ее вершины
находятся в точках |
(—3; |
0) и Л2(3; |
0) и фокусы |
||
в точках |
(± 3 1 /5 ; |
0). |
|
гиперболы с |
фокусами на |
368. |
Составить |
уравнение |
оси Ох, если длина ее действительной оси равна 12, а расстояние между фокусами равно 20.
IV. Составление уравнения гиперболы по координатам
еефокусов (расстоянию между фокусами)
иее эксцентриситету
369.Составить уравнение гиперболы по координатам
ее фокусов Р ( ± 2 0 ; 0) и эксцентриситету е = -д.
Р е ш е н и е . Из условия задачи имеем: с = 20, е = /- =
= у . Подставив во второе равенство значение с, найдем:
20 |
5 |
10 |
— = |
“з , откуда а = |
12. |
По формуле (3.12) найдем: 62= 202— 122= 256. Под ставив значения а и Ь2 в уравнение (3.11), получим: '
_х?__ */2 _ ,
144256
370.Составить уравнение гиперболы по координатам
еефокусов и эксцентриситету:
1) F (± 2 ]/2 ; 0), е = 2; 2) Р ( ± З Ѵ З ; 0), е = ± -Ѵ б .
V.Составление уравнения гиперболы по длине
еедействительной (мнимой) оси и эксцентриситету
371.Составить уравнение гиперболы с фокусами на
оси |
Ох, |
если |
длина |
ее действительной оси равна |
12 и |
||
эксцентриситет |
равен |
4 |
|
|
|||
у. |
|
|
|||||
|
Р е ш е н и е . |
По |
условию задачи имеем: 2а =12, |
откуда |
|||
а = |
6 и |
4 |
По |
формуле (3.13) вычислим с: |
4 |
с |
|
е = у. |
у = --, |
с = 8 . Используя формулу (3.12), найдем: Ь2 = 82 — 62 = 28. Подставив значения а и Ь2 в формулу (3.11), получим искомое уравнение:
хъ у1 .
36 “ 2 8 “
372. Составить уравнение гиперболы с фокусами на оси Ох, если длина ее действительной оси равна 14 и
эксцентриситет равен у9 .
373. Составить уравнение гиперболы с фокусами на оси Ох, если длина ее мнимой оси равна 8 и эксцентри-
5
ситет равен у .
Р е ш е н и е . По условию задачи имеем: 26 = 8 , откуда
5
Ь = 4 и е — у . По формуле (3.13) найдем а2:
|
У = |
Ѵ—± * ; 25а2 = 9а2+144, |
|
О |
CL |
откуда |
а2 —9. Подставив значения а2 и b в уравнение |
|
(3.11), |
получим: |
|
х^_ _ t_ _ 1
916
374.Составить уравнение гиперболы с фокусами на оси Ох, если длина ее мнимой оси равна 8 и эксцентри
ситет равен |
3/5 |
|
5 |
VI. |
Составление уравнения гиперболы по сумме |
(разности) ее полуосей и расстоянию между фокусами
375. |
Составить уравнение |
гиперболы с фокусами на |
оси Ох, если сумма ее полуосей |
(действительной и мни |
|
мой) равна |
14 и расстояние между |
ее фокусами равно 20. |
Р е ш е н и е . В условии задачи дано а + Ь= 14 и 2с = 20, откуда с — 10. По формуле (3.12) имеем: 102= й2+ 62. Запишем систему уравнений
( а + 6 = 14,
\ й2+ 62 = 100,
корни |
которой «! = 6, |
Ьі = 8 |
и й2= 8 , |
Ь2 = 6. |
|
|
||||||
|
Следовательно, |
условию |
задачи |
удовлетворяют две |
||||||||
гиперболы: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
1) -___» -= 1 |
И 2 ) |
х |
У |
1. |
|
|
|||
|
|
|
|
; 36 |
64 |
64 |
36 : |
|
|
|||
оси |
376. |
Составить' |
уравнение |
гиперболы с фокусами на |
||||||||
Ох, |
если: |
1) |
сумма ее |
полуосей |
(действительной |
и |
||||||
мнимой) |
равна |
7 и расстояние между ее фокусами равно |
||||||||||
10; 2) разность ее полуосей (действительной и мнимой) |
||||||||||||
равна 4 и расстояние между ее фокусами равно 40. |
|
|||||||||||
|
|
|
VII. |
Составление уравнения гиперболы по длине |
|
|||||||
|
|
ее действительной |
(мнимой) оси и координатам точки, |
|
||||||||
|
|
|
|
через |
которую она |
проходит |
|
|
|
|||
оси |
377. Составить уравнение гиперболы с фокусами на |
|||||||||||
Ох, |
если |
длина |
ее действительной оси равна 8 и |
|||||||||
гипербола проходит через точку (8 ; 6). |
2й = 8 , |
откуда |
||||||||||
|
Р е ш е н и е . |
В |
условии |
задачи дано: |
||||||||
а = 4. |
Подставим |
в |
уравнение |
(3.11) значение |
й= 4 |
и |
||||||
координаты точки (8 ; 6) вместо переменных х и у и най |
||||||||||||
дем из |
полученного уравнения b2: |
|
|
|
|
J — 5 = 1 > І1ЛИ 4й2— 36 = b2,
откуда b2 =12. Подставив в уравнение (3.11) найденные значения а и Ь2, получим искомое уравнение:
А? _ У2 _ 1
16І2
378.Составить уравнение гиперболы с фокусами на оси Ох, если длина ее действительной оси равна 16 и гипербола проходит через точку (—10, —3).
379.Составить уравнение гиперболы с фокусами на оси Ох, если длина ее мнимой оси равна 12 и гипербола проходит через точку (20; 8).