Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Выс.Мат. задачи.docx
Скачиваний:
46
Добавлен:
16.05.2015
Размер:
629.28 Кб
Скачать

2.2. Кривые второго порядка на плоскости

Уравнение вида Ах2+2Вхуу2+2Dх+2Еу+F=0 называется общим уравнением кривой второго порядка. Коэффициенты уравнения – действительные числа, причем хотя бы одно из чисел А,В,С отлично от нуля. Такое уравнение определяет на плоскости окружность, эллипс, гиперболу или параболу.

В табл. 2 приведены уравнения кривых второго порядка и определен смысл входящих в них коэффициентов.

Таблица 2

п/п

Определение кривой

Вид уравнения

Примечание

1

Эллипс – множество всех точек плоскости, сумма расстояний от которых до двух точек, называемых фокусами, есть величина постоянная (рис.4)

- каноническое уравнение эллипса

2а – большая ось;

2b – малая ось

2с–межфокус-ное расстояние с22-b2;

- эксцентриси-тет, 0<<1.

Т. А1212 – вершины эллипса

2

Гипербола – множество точек плоскости, модуль разности расстояний от каждой из которых до двух заданных точек, называемых фокусами, есть величина постоянная (рис.5)

- каноническое уравнение гиперболы

2а–действи-тельная ось;

2b–мнимая ось;

2с –меж-фокусное расстояние с22+b2;

- эксцентри-ситет, >1.

Точки А12 – вершины гиперболы.

Прямые

- асимптоты

3.

Парабола - множество точек плоскости, каждая из которых одинаково удалена от данной точки, называемой фокусом, и данной прямой, называемой директриссой.

у2=2px – каноническое уравнение параболы, симметричной относительно оси ОХ

x2=2pу – каноническое уравнение параболы, симметричной относительно оси ОY (рис.6б)

F - фокус,

ди-ректриса.

Точка (0;0) – вершина параболы (рис.6а)

F - фокус,

ди-ректриса.

Точка (0;0) – вершина параболы (рис.6б)

1. Найти координаты фокусов и эксцентриситет эллипса 36х2+100у2=3600.

Решение:

Приведем уравнение эллипса к каноническому виду:

36х2+100у2=3600, поделим обе части уравнения на 3600:

, a2=100, b2=36.

Fл(-с,0) – левый фокус;

Fп(с,0) – правый фокус;

С=.

Fл(-8,0); Fп(8,0).

Эксцентриситет: .

Ответ: Fл(-8,0); Fп(8,0); =0,8.

2.Написать уравнение прямой, проходящей через левую вершину эллипса 16х2+25у2=400 и точку М0(1;-3) (рис.7).

Решение:

у

4

М

5

-5

х

М0

-4

Рис. 7

Приведем уравнение 16х2+25у2=400 к каноническому виду.

, a2=25, b2=16.

Левая вершина эллипса (-а,0)(-5,0). Обозначим М(-5,0). Составим уравнение прямой, проходящей через точки М0 и М:

.

Ответ: .

3. Написать уравнение прямой, проходящей через правый фокус гиперболы 9х2-16у2=144 и параллельно прямой 3х-2у+6=0 (рис.8).

Решение:

у

3

FП

-4

5

х

-3

Рис.8

Приведем уравнение 9х2-16у2=144 к каноническому виду ,a2=16, b2=9.

Правый фокус гиперболы Fп(с,0);

С=.

Итак, Fп(5,0).

1-й способ.

Условие параллельности двух прямых: k1=k2.

Пусть уравнение искомой прямой имеет вид y=k2x+b2;

3х-2у+6=0;

2у=3х+6;

у=(3/2)х+3;

k1=3/2k2=3/2.

Значит, y=(3/2)x+b2 проходит через точку Fп(5,0), то 0=(3/2)5+b2b2=-15/2. Итак, 3x-2у-15=0.

2-й способ.

Искомая прямая проходит через точку Fл(5,0) параллельно прямой 3х-2у+6=0. Из общего уравнения заданной прямой определяем вектор нормали , который будет являться нормалью и для параллельной ей искомой прямой. Пользуемся уравнениемА(х-х0)+В(у-у0)=0, 3(х-5)-2(у-0)=0, 3х-2у-15=0.

Ответ: 3х-2у-15=0.

4. Написать уравнение прямой l, проходящей через нижнюю вершину эллипса 4х2+20у2=80, перпендикулярно прямой 2х-у+1=0 (рис.9).

y

2

l

х

М

-2

Рис. 9

Решение:

Приведем уравнение к каноническому виду 4х2+20у2=80,

, a2=20, b2=4.

Нижняя вершина имеет вид: М(0;-b)=М(0;-2).

1-й способ.

Условие перпендикулярности двух прямых: k1k3=-1.

2х-у+1=0

у=2х+1k1=2.

Пусть уравнение прямой имеет вид: y=k2x+b2;

k2=-1: k1k2=-1/2,

Так как прямаяпроходит через точку М(0;-2), то.

Итак, х+2у+4=0.

2-й способ.

По условию задачи требуется написать уравнение прямой l, проходящей через точку М(0;-2) перпендикулярно прямой 2х-у+1=0. Из общего уравнения прямой определяем координаты вектора нормали . Несложно представить (рис.9), что если искомая прямаяl перпендикулярна заданной, то вектор параллелен искомой прямой, т.е. является ее направляющим вектором. Используя уравнение прямой, проходящей через точку М0(х0,у0) параллельно вектору , получим:

. У нас ;;

-х=2у+4, х+2у+4=0.

Ответ: х+2у+4=0.

  1. Написать уравнение прямой, проходящей через правый фокус эллипса под углом 45˚ к оси Ох.

Решение:

a2=16, b2=25.

Правый фокус эллипса имеет вид Fп(с,0);

С=.

Итак, Fп(3,0).

Так как прямая проходит под углом 45˚ к оси Ох, то k=tgα=tg45˚=1.

Пусть уравнение искомой прямой имеет вид: y=kx+b;

k=1y=x+b.

Так как прямая проходит через точку Fп(3,0), то 0=3+bb=-3.

Значит, y=x-3.

Ответ: y=x-3.