- •ВВЕДЕНИЕ
- •§ 1. Матрицы и простейшие операции над ними
- •Операции над матрицами
- •§ 2. Определители, их основные свойства и методы вычисления
- •2.1 Определители второго порядка
- •Свойства определителей второго порядка
- •2.2 Определители третьего порядка
- •2.3 Понятие об определителях высших порядков
- •§ 3. Обратная матрица и ее вычисление
- •4.2 Метод Крамера
- •4.3 Метод Гаусса
- •§ 5. Векторы, линейные операции над векторами
- •Линейные операции над векторами
- •§ 6. Проекция вектора на ось. Теоремы о проекциях
- •§ 7. Линейная зависимость векторов. Базис
- •7.1 Базис на плоскости и в пространстве
- •7.2 Прямоугольный Декартов базис. Декартова система координат
- •7.3 Направляющие косинусы вектора
- •7.4 Радиус-вектор
- •7.5 Условие коллинеарности двух векторов
- •7.6 Простейшие задачи
- •§ 8. Скалярное произведение векторов
- •8.2 Косинус угла между векторами
- •§ 9. Векторное произведение векторов
- •§ 10. Смешанное произведение трех векторов
- •§ 2. Прямая на плоскости
- •2.1 Общее уравнение прямой и его исследование
- •2.4 Уравнение прямой, проходящей через две данные точки
- •2.6 Уравнение прямой в отрезках
- •2.7 Нормальное уравнение прямой
- •2.8 Расстояние от точки до прямой
- •§ 3. Плоскость
- •3.1 Общее уравнение плоскости
- •3.2 Неполные уравнения плоскости
- •3.3 Уравнения плоскости в отрезках
- •3.4 Нормальное уравнение плоскости
- •3.6 Расстояние от точки до плоскости
- •§ 4. Прямая в пространстве
- •4.1 Уравнение линии в пространстве
- •4.2 Векторное уравнение прямой. Параметрические уравнения прямой
- •4.3 Канонические уравнения прямой
- •4.4 Уравнения прямой, проходящей через две точки
- •4.6 Прямая и плоскость в пространстве
- •§ 5. Плоские кривые второго порядка
- •5.1 Окружность
- •5.2 Эллипс
- •5.3 Гипербола
- •5.4 Парабола
- •§ 6. Преобразование системы координат на плоскости
- •6.1 Параллельный перенос осей координат
- •6.2 Поворот осей координат на угол α
- •§ 7. Полярная система координат на плоскости
- •8.1 Сфера
- •8.2 Цилиндрические поверхности
- •8.3 Конические поверхности
- •8.4 Поверхность вращения
- •8.5 Эллипсоид
- •8.6 Гиперболоид
- •8.7 Параболоид
- •Глава III МАТЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
- •§ 1. Логическая символика, множества и операции над ними
- •§ 2. Функции и их классификация
- •Элементарные функции
- •§ 3. Абсолютные величины и соотношения, связанные с ними
- •Свойства модуля действительного числа
- •§ 4. Последовательность. Характер изменения переменных величин
- •§ 5. Понятие о пределе переменной
- •§ 6. Окрестность точки
- •§ 7. Предел функции в точке
- •§ 8. Односторонние пределы функции в точке
- •§ 9. Свойства функций, имеющих предел
- •§ 10. Бесконечно малые и бесконечно большие функции
- •§ 11. Основные теоремы о пределах
- •§ 12. Предел дробно-рациональной функции
- •§ 13. Первый замечательный предел
- •§ 14. Второй замечательный предел
- •§ 15. Сравнение бесконечно малых функций
- •§ 16. Непрерывность функции
- •§ 17. Операции над непрерывными функциями
- •§ 18. Свойства функций, непрерывных на отрезке
- •§ 19. Производная функции одной переменной
- •19.2 Основные свойства производной
- •19.3 Производная сложной функции
- •19.4 Производная обратной функции
- •19.5 Производная функции, заданной параметрическими уравнениями
- •19.6 Геометрический смысл производной
- •19.7 Уравнения касательной и нормали к линии
- •19.8 Дифференцирование элементарных функций
- •19.9 Производная степенно-показательной функции
- •19.10 Дифференцирование неявной функции
- •19.11 Производные высших порядков
- •19.12 Правила Лопиталя
- •19.13 Основные теоремы для дифференцируемых функций
- •19.14 Необходимые и достаточные условия монотонности функции. Экстремумы функции
- •19.15 Наибольшее и наименьшее значения функции на отрезке
- •19.16 Выпуклость и вогнутость функции
- •19.17 Формула Тейлора
- •§ 20. Дифференциал функции одной переменной
- •20.1 Дифференциал и его геометрический смысл
- •20.2 Свойства дифференциала функции
- •20.3 Дифференциал сложной функции. Свойство инвариантности
- •20.4 Приближенное вычисление с помощью дифференциала
- •20.5 Дифференциалы высших порядков
- •§ 21. Функции многих переменных
- •21.1 Понятие функции нескольких переменных
- •21.2 Непрерывность функции двух переменных
- •21.3 Дифференцирование функции двух переменных
- •21.5 Полный дифференциал функции двух переменных
- •21.6 Приближенное вычисление с помощью полного дифференциала
- •21.7 Производные высших порядков функции двух переменных
- •21.9 Неявная функция. Дифференцирование неявной функции
- •21.10 Градиент функции многих переменных и его свойства
- •21.11 Экстремум функции нескольких переменных
- •ПРИЛОЖЕНИЕ
- •Список рекомендуемой литературы
60
Т.к. для гиперболы c > a , то эксцентриситет гиперболы больше единицы: ε >1. Чем меньше ε гиперболы, тем меньше отношение ba полуосей,
следовательно, тем больше вытянут ее основной прямоугольник в направлении фокальной оси.
Гипербола называется равносторонней (или равнобочной), если ее действительная полуось равна мнимой полуоси: a = b .
Каноническое уравнение равносторонней гиперболы имеет вид
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
2 |
− |
y2 |
|
=1. |
|
|
(6) |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a2 |
a2 |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Асимптоты равносторонней гиперболы имеют уравнения: |
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
y = x , |
|
|
|
y = −x . |
|
|
|
||||||||
Эксцентриситет равносторонней гиперболы: |
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
c |
|
|
|
|
|
a2 + a2 |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
ε = |
|
|
= |
|
|
|
|
|
|
= 2 . |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
a |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Отрезки |
|
F1M |
|
= r1 и |
|
F2M |
|
|
= r2 |
– фокальные радиусы. Они могут быть |
|||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||||||
вычислены по формулам: |
|
r1 = ε x + a , |
r2 = ε x − a ; |
|
|
|
|||||||||||||||
для правой ветви |
|
|
|
|
|||||||||||||||||
для левой ветви |
|
r1 = −ε x − a , |
r2 = −ε x + a . |
|
|
|
|||||||||||||||
Если гипербола задана уравнением (5), то прямые x = − a |
, |
x = a |
назы- |
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ε |
|
ε |
|
ваются директрисами гиперболы.
Директриса обладает следующим свойством: если r – расстояние от произвольной точки гиперболы до некоторого фокуса, d – расстояние от той
же точки до односторонней с |
этим фокусом директрисы, то отношение |
|||||
|
r |
= ε . |
|
|
|
|
|
d |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
5.4 Парабола |
|
|
|
Определение. |
Параболой называется множество всех точек плоско- |
|||
|
|
|
y |
|
сти, равноудаленных от данной точки |
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
плоскости, называемой фокусом парабо- |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
N |
|
|
M (x; y) |
лы, и данной прямой, называемой дирек- |
|
|
Q |
трисой параболы (предполагается, что |
|||
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
x |
директриса не проходит через фокус). |
|
|
R |
O x |
F( p 2; 0) |
Обозначим расстояние от фокуса F |
|
|
|
|
|
|
|
до директрисы через p . Эта величина на- |
|
|
|
|
|
|
зывается параметром параболы. |
|
|
|
|
|
|
Выведем уравнение параболы. Рас- |
|
|
Рис. 2.18 |
положим ось абсцисс так, чтобы она про- |
|||
|
|
ходила через фокус перпендикулярно ди- |
61
ректрисе и имела положительное направление от директрисы к фокусу (рис. 2.18). За начало координат выберем середину перпендикуляра FR , опущенного из фокуса на директрису. В выбранной таким образом системе фокус имеет координаты F( p2; 0) . Уравнение директрисы примет следую-
щий вид: x = − p2 .
Пусть M (x; y) – точка параболы. По определению параболы, расстоя-
ние |
MN |
точки M (x; y) |
от директрисы равно ее расстоянию |
MF |
от фоку- |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||
са: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p |
|
MN |
|
= |
|
MF |
|
. |
|
|
= (x − p 2)2 + ( y −0)2 . |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
MN |
|
= |
|
NQ |
|
+ |
|
QM |
|
= |
|
+ x , |
|
|
|
|
|
|
|
|
MF |
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
Следовательно, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
p |
|
|
|
|
|
|
|
|
p 2 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
+ x = |
x − |
|
|
|
+ y |
|
. |
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
2 |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Возведя обе части этого уравнения в квадрат, получим |
||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x |
2 |
+ px + |
p2 |
= x |
2 |
|
− px |
+ |
|
|
p2 |
+ y |
2 |
, |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
|
|
|
4 |
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
или, после упрощений, |
|
|
|
|
|
|
|
|
y2 = 2 px . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
(7) |
Уравнение (7) называется каноническим уравнением параболы.
Т.к. в это уравнение y входит в четной степени, то ось Ox является
осью симметрии параболы. Вся кривая расположена справа от оси ординат, т.к. левая часть уравнения (6) неотрицательна, и, следовательно, x , стоящий в правой части этого уравнения, не может быть отрицательным. При x = 0 y = 0 , следовательно, кривая проходит через начало координат.
Ось симметрии параболы называется фокальной осью. Точка пересечения параболы с осью симметрии называется ее вершиной.
Фокальный радиус MF = r может быть вычислен по формуле
r = x + 2p .
Уравнение директрисы имеет вид x = − 2p .