Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Аналитиченская_геометрия.pdf
Скачиваний:
80
Добавлен:
18.04.2015
Размер:
783.04 Кб
Скачать

Исследование формы кривой.

Из вида уравнения ясно, что гипербола симметрична относительно оси Ox и оси Oy .

При

x = 0 получим

уравнение

y2

=1,

которое

не имеет вещественных

корней.

b2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Следовательно, кривая не пересекает ось Oy . При

y = 0 получим уравнение

x2

 

=1,

a2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

корни которого

x = ±a . Следовательно, кривая пересекает ось Ox в точках A1(a, 0) и

A2 (a, 0). Эти точки называются вершинами гиперболы.

 

 

 

 

 

Числа a и b называются полуосями гиперболы,

a - действительной полуосью, а b

- мнимой полуосью.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для части гиперболы, находящейся в первой четверти, явное уравнение имеет вид

 

 

 

 

y = b

x2 a2

, (a x < ∞),

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

из

которого

видно,

что y

принимает

 

x

 

a .

вещественные значения при

 

Следовательно, нет точек кривой, расположенных в полосе x a . Кроме того, из явного

уравнения можно видеть, что при возрастании

x

на полуинтервале [a,+∞)

ордината y

возрастает и стремится к бесконечности.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определение

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y = f (x) при

Прямая y = kx +b является асимптотой кривой,

заданной уравнением

x → +∞ (x → −∞), если

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lim [f (x) kx b]= 0 или

lim [f (x) kx b]= 0 .

 

 

 

 

x→+∞

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→−∞

 

 

 

 

 

 

 

 

Теорема

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Прямые y == ±

b

x являются асимптотами гиперболы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Доказательство

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для части гиперболы в первой четверти,

определяемой равенством y = b

x2 a2 и

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

прямой y =

x :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

 

x

 

 

 

 

 

 

=

lim

b

 

x2 a2 x

=

 

 

 

 

 

lim

 

2 a2 bxa

 

 

 

 

 

 

 

x→∞ a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x→∞ a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b x2

 

x2 a

2

=

lim

b

 

 

a2

 

= 0 .

 

 

 

 

= lim

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

x→∞ a

x

+

x

a

2

 

x→∞ a

x +

x

a

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Это означает, что прямая

 

y =

b

x

является асимптотой гиперболы при

x → +∞. В

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

силу симметрии гиперболы

относительно

осей,

так

же как и симметрии пары прямых

y = ± b x относительно осей,

можно сказать, что обе эти прямые являются асимптотами как

a

при x → +∞, так и при x → −∞. Вид кривой показан на рисунке 26.

34

y

F1

А

А

F

 

2

1

2

c

a

a c

x

Рис. 26.

Эксцентриситет гиперболы ε = ac , где a - действительная полуось. Так как у

гиперболы c > a , то ее эксцентриситет ε >1.

Зависимость формы гиперболы от величины эксцентриситета можно выяснить, если

зафиксировать значение a и увеличивать

значение параметра c . При этом будут

увеличиваться

величина эксцентриситета

ε и значение

b

параметра b , так как

b2 = c2 a2 .

но тогда будет расти и абсолютная величина

углового коэффициента

a

 

 

 

 

асимптот гиперболы. Следовательно, при увеличении эксцентриситета увеличивается размах ветвей гиперболы.

Парабола

Параболой называется множество точек, равноудаленных от некоторой точки, называемой фокусом, и прямой, называемой директрисой.

Теорема

Если точка F - фокус параболы, а прямая l - ее директриса и задано расстояние между ними, равное p , то в системе координат, где ось Ox проходит через F

перпендикулярно l и направлена от фокуса к директрисе, а начало координат выбрано посередине между ними, уравнение параболы имеет вид

y2 = 2 px , (p > 0)

Доказательство

Во введенной системе координат координаты фокуса F(2p ,0) и уравнение директрисы l : x = − 2p (рис. 27). Если точка A(x, y) лежит на параболе, то справедливо

AF = AB , или AF 2 = AB2 ,

где B(2p , y)- точка пересечения перпендикуляра, проведенного из A на директрису l .

35

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

y

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

O

 

 

x

 

 

 

 

p

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис. 27

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Поскольку

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

2

 

 

 

 

p 2

 

p 2

 

AF 2 = x

 

 

 

+ y2 и AB2 = x

+

 

 

 

, то x

 

+ y2

= x +

 

,

 

 

 

 

2

 

2

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

что равносильно

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 px +

p 2

+ y2

= x2 + px +

p2

 

, или px + y2 = px ,

 

 

 

4

4

 

 

 

откуда следует уравнение параболы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y2

= 2 px ,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

которое называется каноническим.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Исследование формы кривой

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Из уравнения параболы видно, что кривая симметрична относительно оси Ox

и

проходит через начало координат.

Для ее ветви в верхней полуплоскости, при y ≥ 0 ,

явно решенное относительно y уравнение имеет вид

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y = 2 px (0 x ≤ ∞),

 

 

 

 

[0,+∞),

 

 

 

из которого видно,

что

когда x

возрастает

на

полуинтервале

ордината

y

возрастает от 0 до + ∞ .

При y ≤ 0 ветвь гиперболы симметрична относительно оси Ox . Парабола не имеет

асимптот. Эксцентриситет параболы равен 1 и не влияет на форму кривой. Вид кривой показан на рисунке 28.

y

O

x

Рис. 28

Задача 4

Построить кривую, заданную уравнением y2 x2 = 4.

36