
- •Кривые второго порядка.
- •Кривые второго порядка.
- •Кривые второго порядка.
- •Определение. Эллипсом называется множество всех точек плоскости, сумма расстояний от которых до двух
- •Получим уравнение эллипса.
- •Определение. Гиперболой называется множество всех точек плоскости, для которых модуль разности расстояний до
- •Исследование формы гиперболы
- •Определение. Параболой называется множество всех точек плоскости, равноудалённых от фиксированной точки и фиксированной
- •Получим уравнение параболы.
- •Поверхности второго порядка.
- •Поверхности второго порядка.
- •1. Эллипсоид
- •2. Однополостный гиперболоид
- •3. Двуполостный гиперболоид
- •4. Эллиптический параболоид
- •5. Гиперболический параболоид
- •6. Эллиптический конус
- •7. Эллиптический цилиндр
- •8. Гиперболический цилиндр
- •9. Параболический цилиндр
Кривые второго порядка.
•Эллипс.
•Гипербола.
•Парабола.
•Исследование общего уравнения кривой.
•Поверхности второго порядка.
1

Кривые второго порядка.
В аналитической геометрии линией на плоскости называют все точки плоскости, координаты которых удовлетворяют уравнению F(x, y) = 0, где F(x, y) – многочлен степени n.
Степень многочлена n называют порядком линии
Кривые второго порядка – это все точки плоскости, координаты которых удовлетворяют уравнению F(x, y) = 0, где F(x, y) – многочлен второй степени.
Ax2 Bxy Cy2 Dx Ey F 0
2

Кривые второго порядка.
|
вырожденные |
невырожденные |
|
|
кривые |
|
кривые |
1. пустое множество |
1. эллипс |
||
2. |
точка |
2. |
гипербола |
3. |
прямая |
3. |
парабола |
4.пара параллельных или пересекающихся прямых
3

Определение. Эллипсом называется множество всех точек плоскости, сумма расстояний от которых до двух фиксированных точек есть постоянное число.
Обозначим фиксированные точки F1 и F2.
Эти точки называют фокусами эллипса, а середину отрезка F1F2 – центром эллипса.
Обозначим расстояние между фокусами через 2c, а сумму расстояний от точек эллипса до фокусов – 2a.
M3 |
|
M1 |
F1F2 2c |
F1M1 |
F2M1 |
2a |
|
M2 |
|
|
|||||
F1 |
2c |
|
F2 |
|
F1M2 F2M2 2a |
||
|
|
F1M3 |
F2M3 |
2a |
|||
|
|
2a > 2c |
a > c |
||||
|
|
|
|
4 |

Получим уравнение эллипса.
Выберем систему координат так, чтобы фокусы лежали на оси Ox симметрично относительно начала координат.
|
|
|
|
|
M |
|
|
|
Найдём координаты фокусов: |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2c F1( c, 0) и F2 (c, 0) |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F1F2 |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пусть М(x,y) – произвольная |
||||||||||
|
|
F1 |
|
|
2c |
F2 |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
точка эллипса. |
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(x c)2 |
y2 |
|
|
|
|
|
|
{x c, y} |
|
|
|
F M |
|
|
|
|
||||||||
|
|
F1M |
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(x c)2 |
y2 |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
{x |
c, y} |
|
|
F M |
|
|
|
|
||||||||
|
F2M |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
F1M F2M 2a
(x c)2 y2
(x c)2 y2 2a

(x c)2 y2
(x c)2 y2 2a
Избавляясь от корней, можно получить
(a2 c2 )x2 a2 y2 a2 (a2 c2 )
2a > 2c a > c a2 c2 0 |
|
|||||||
Обозначим через |
b |
|
a2 c2 |
|
|
|||
Тогда получаем |
b2x2 a2 y2 a2b2 |
|
||||||
|
x2 y2 |
1 |
– каноническое уравнение |
|||||
|
a2 |
|
b2 |
|
|
эллипса |
|
b a
6

|
|
x2 |
|
y2 |
|
|
|
|
Исследование формы эллипса |
||||
|
|
1 |
1. Ox и Oy – оси симметрии, |
||||||||||
|
|
a2 b2 |
|||||||||||
|
|
|
начало координат – точка симметрии |
||||||||||
|
|
2. Найдём точки пересечения с осями координат. |
|||||||||||
|
|
x 0 |
|
|
|
|
y2 |
1 |
|
|
y b |
(0, –b) и (0, b) – точки |
|
|
|
b2 |
|
пересечения с осью Oy |
|||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
y 0 |
|
|
|
|
x2 |
1 |
x a |
(–a, 0) и (a, 0) – точки |
|||
|
|
|
|
|
|
пересечения с осью Ox |
|||||||
|
|
|
|
a2 |
|||||||||
|
|
|
|
B2 |
|
|
|
|
|
|
A1, A2, B1, B2 – вершины эллипса |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Отрезки A1A2 и B1B2 , а также их |
|
A1 F1 |
|
|
|
|
|
F2 |
A |
2 длины 2a и 2b – соответственно |
|||||
|
|
|
|
B1 |
|
|
|
|
|
|
большая и малая оси эллипса. |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Числа a и b – большая и малая полуоси эллипса. 7

B2
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A1 |
|
F1 |
F2 |
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
x2 |
|
y2 |
|
|
|
|
B1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
3. |
|
|
|
|
x2 |
y2 |
|
|
x |
|
a |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
1 |
|
|
|
1 и |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
a2 |
b2 |
|
y |
|
b |
|||||||||||||||||
|
a2 |
b2 |
||||||||||||||||||||
|
|
|
эллипс лежит внутри прямоугольника, образованного прямыми x= ± a и y= ± b.
4.Средствами математического анализа можно исследовать на возрастание и убывание, на выпуклость и вогнутость.
Если |x| увеличивается, то |y| – уменьшается.
8

1) Пусть a = b = r |
|
|
x2 |
|
y2 |
1 |
|
x2 y2 r2 |
|||||
|
r2 |
r2 |
|||||||||||
|
2 |
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
||
Так как b |
a |
c |
и |
a b |
|
c 0 |
|
||||||
|
|
|
|
|
, то |
|
|
|
|||||
фокусы F1 и F2 совпадают |
|
|
|
|
|
||||||||
множество точек, равноудалённых от фокуса |
|||||||||||||
окружность. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2) |
x2 |
|
|
|
y2 |
1, но |
a b – эллипс, но фокусы лежат на |
||||
a2 |
|
b2 |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
оси Oy. |
|
|||
3) |
(x x )2 |
|
( y y |
0 |
)2 |
|
|||||
|
a2 |
0 |
|
b2 |
1 – эллипс с центром, |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
всех |
|||
Определение. |
Эллипсом называется |
||||||||||
точек |
плоскости, |
|
смещённыммножествоточку (x0, y0). |
||||||||
|
сумма расстояний |
от которых до |
двух фиксированных точек есть постоянное число. 9
Определение. Гиперболой называется множество всех точек плоскости, для которых модуль разности расстояний до двух фиксированных точек плоскости есть постоянное число, причём меньшее расстояния между фиксированными точками.
Обозначим фиксированные точки F1 и F2.
Эти точки называют фокусами гиперболы, а середи- ну отрезка F1F2 – центром гиперболы.
Обозначим расстояние между фокусами через 2c, а модуль разности расстояний от точек гиперболы до фокусов – 2a.
10

M1
M3
M2
F1 |
2c |
F2 |
По определению 2a <
|
|
2c |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2a |
F1F2 |
|
|
|
F1M1 |
|
|
|
|
F2M1 |
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2a |
|||||
|
|
|
|
|
F1M2 |
|
|
|
|
F2M2 |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2a |
|||||||||
|
|
|
|
|
F1M3 |
F2M3 |
|
|
2c a < c
Выберем систему координат так, чтобы фокусы лежали на оси Ox симметрично относительно начала координат.
Найдём координаты фокусов: F1( c, 0) и F2 (c, 0) Пусть М(x,y) – произвольная точка гиперболы.
|
|
|
|
|
|
{x c, y} |
|
|
|
|
|
|
(x c)2 y2 |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
F1M |
|
|
|
|
||||||||||||||
|
F1M |
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(x c)2 y2 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
{x c, y} |
|
F M |
|
||||||||||||||||
F2M |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(x c)2 y2 |
|
(x c)2 y2 |
|
2a 11 |
||||||||
|
|
|
F1M |
|
|
F2M |
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|

|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2a |
|
|
|
|
|
(x c)2 y2 |
|
|
(x c)2 y2 |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
2a |
|
|||||||||
|
|
(x c)2 y2 |
|
|
(x c)2 y2 |
|
||||||||||||
Избавляясь от корней, можно получить |
|
|||||||||||||||||
(a2 c2 )x2 a2 y2 a2 (a2 c2 ) |
|
|
||||||||||||||||
|
2a < 2c a < c c2 a2 0 |
|
||||||||||||||||
Обозначим через |
|
b |
c2 a2 |
|
, то есть |
a2 c2 b2 |
||||||||||||
Тогда получаем |
b2x2 |
a2 y2 |
a2b2 |
|
||||||||||||||
|
|
|
|
x2 |
y2 |
|
1 – каноническое уравнение |
|||||||||||
|
|
|
|
a2 |
|
b2 |
|
|
гиперболы |
|
12