Кривые второго порядка. Гипербола.
Определение. Гиперболой называется множество точек плоскости, для которых модуль разности расстояний от двух данных точек, называемых фокусами есть величина постоянная, меньшая расстояния между фокусами
.
![]()
y M(x, y) b r1 r2 x F1 a F2 c По определению ïr1 – r2ï= 2a. F1, F2 – фокусы гиперболы. F1F2 = 2c.
Тройные и двойные интегралы при решении задач Вычисление объемов
Выберем на гиперболе произвольную точку М(х, у). Тогда:
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
![]()
обозначим с2 – а2 = b2 (геометрически эта величина – меньшая полуось)
=
Получили каноническое уравнение гиперболы. Гипербола симметрична относительно середины отрезка, соединяющего фокусы и относительно осей координат. Ось 2а называется действительной осью гиперболы.
Ось 2b называется мнимой осью гиперболы. Гипербола имеет две асимптоты, уравнения которых
![]()
Определение. Отношение
называется эксцентриситетом гиперболы, где с – половина расстояния между фокусами, а – действительная полуось. С учетом того, что с2 – а2 = b2:
![]()
![]()
Если а = b, e =
, то гипербола называется равнобочной (равносторонней)
. Определение. Две прямые, перпендикулярные действительной оси гиперболы и расположенные симметрично относительно центра на расстоянии a/e от него, называются директрисами гиперболы. Их уравнения:
.
Теорема. Если r – расстояние от произвольной точки М гиперболы до какого- либо фокуса, d – расстояние от той же точки до соответствующей этому фокусу директрисы, то отношение r/d – величина постоянная, равная эксцентриситету.
Доказательство. Изобразим схематично гиперболу
![]()
y a/e d M(x, y) r1 0 a F1 x OF1 = c Из очевидных геометрических соотношений можно записать: a/e + d = x, следовательно d = x – a/e. (x – c)2 + y2 = r2 Из канонического уравнения:
, с учетом b2 = c2 – a2:
![]()
![]()
Тогда т.к. с/a = e, то r = ex – a. Итого:
. Для левой ветви гиперболы доказательство аналогично. Теорема доказана.
Пример. Найти характеристические числа и собственные векторы линейного преобразования с матрицей А =
.
Запишем линейное преобразование в виде:
Составим характеристическое уравнение:
Исследовать поведение функции Математика Примеры решения задач
l2 - 8l + 7 = 0;
Корни характеристического уравнения: l1 = 7; l2 = 1;
Для корня l1 = 7:
|
||