- •Безверхняя и. С.
- •§2. Линейные операции над векторами
- •§3. Линейная зависимость векторов
- •§4. Координаты вектора
- •§5. Скалярное произведение векторов
- •§6. Направляющие косинусы вектора
- •§7. Векторное произведение векторов.
- •§1. Аффинная система координат
- •§8. Смешанное произведение векторов.
- •Раздел 2. Метод координат на плоскости
- •§ 2. Деление отрезка в данном отношении
- •§3. Декартова прямоугольная система координат
- •§ 4. Ориентация плоскости
- •§5. Полярные координаты
- •§6. Алгебраическая линия
- •§7. Прямая линия на плоскости
- •7.1.Различные уравнения прямой
- •7.3. Взаимное расположение двух прямых
- •7.4. Прямая в декартовой прямоугольной системе координат
- •§8. Формулы преобразования координат
- •§ 9. Линии 2-го порядка
- •9.1. Эллипс
- •9.2. Гипербола
- •9.3. Парабола
- •9.4. Кривые 2-го порядка как конические сечения
- •§10. Общее уравнение линии 2-го порядка
- •Часть 1. Преобразуем систему координат поворотом на угол вокруг начала.
- •Часть 2. Исследуем уравнение (17):
- •Раздел 3. Система координат в пространстве
- •§1. Плоскость
- •§2. Взаимное расположение двух плоскостей
- •§3.Плоскость в дпск. Основные задачи.
- •§4. Прямая в пространстве.
- •§5. Поверхности 2-го порядка
- •5.1. Понятие поверхности 2-го порядка
- •5.2. Цилиндрические поверхности.
- •5.3. Конические поверхности
- •5.4. Эллипсоид
- •5.5 Однополостный гиперболоид
- •5.6. Двуполостный гиперболоид
- •5.7. Эллиптический параболоид
- •5.8. Гиперболический параболоид
- •Вариант индивидуального задания.
- •Литература
9.3. Парабола
З
ададим
на плоскости прямую
и точку
![]()
фокус,
директриса.
![]()
Опр. Параболой называется множество точек
плоскости, для которых расстояние от фокуса
равно расстоянию до директрисы.
Составим уравнение параболы.
параметр
параболы,
Пусть
принадлежит параболе
(9)
Упростим уравнение (9):
(10)
Итак,
координаты любой точки параболы
удовлетворяют уравнению (10). Покажем,
что точка, координаты которой удовлетворяют
уравнению (10), принадлежит параболе, то
есть
![]()
(10)
(9)
Из (10)
![]()
У
равнение
(10)-каноническое
уравнение
параболы.
Исследование формы
1.Парабола симметрична относительно
оси
![]()
2.Вся
кривая расположена справа от
![]()
3.
Точка
вершина
параболы.
4.
При
ордината![]()
5.
Чем больше параметр
параболы, тем шире расходятся ветви.
6.
(по
аналогии с эллипсом и гиперболой).
9.4. Кривые 2-го порядка как конические сечения
Еще древнегреческие математики трактовали эллипс, гиперболу и параболу как конические сечения. А именно: сечением любого круглого
к
онуса
плоскостью определяется кривая,
которая может быть лишь эллипсом,
гиперболой или параболой. При этом, если
плоскость пересекает только одну полость
конуса и по замкнутой кривой, то эта кривая
есть эллипс; если секущая плоскость
пересекает только одну полость конуса и по
незамкнутой кривой, то эта кривая –
парабола; если плоскость пересекает обе
полости конуса, то эта кривая – гипербола.
Т
акая
трактовка кривых 2-го порядка является
одним из выдающихся успехов античной
математики. Едва ли можно переоценить
значение конических сечений как для
чистой, так и для прикладной математики
(например, орбиты планет и орбиты электронов в атоме водорода являются коническими сечениями). Не удивительно, что классическая, возникшая в Древней Греции теория конических сечений и в наши дни составляет необходимую часть математического образования. Через две тысячи лет были открыты замечательные проективные свойства конических сечений.
§10. Общее уравнение линии 2-го порядка
и приведение его к каноническому виду
В аффинной системе координат общее уравнение линии 2-го порядка имеет вид:
(11)
Коэффициенты
не равны ) одновременно.
Приведем уравнение
(11) к каноническому виду. Для этого будем
рассматривать его в ортонормированном
репере
![]()
Часть 1. Преобразуем систему координат поворотом на угол вокруг начала.
Запишем формулы преобразования:
(12)
Подставим (12) в (11):

В
новых переменных
уравнение запишем так:
![]()
(11’)
где
(13)
1/
Если
то подберем угол
так, чтобы уравнение (11’) не содержало
члена с произведением
то есть чтобы![]()
![]()
Определитель равен
) тогда и только тогда, когда его строки
пропорциональны:
(14’)
(14)
Система (14) однородных уравнений имеет нетривиальное решение, если её определитель равен 0:
(15)
Опр. Уравнение (15) называется характеристическим уравнением линии 2-го порядка.
Покажем, что его коэффициенты не зависят от выбора ортонормированного репера.
Из
(13):

2.По
предположению
поэтому дискриминант уравнения (15):

Значит,
характеристическое уравнение (15) всегда
имеет действительные и различные корни
и
Из (14) следует:
(16)
По
формулам Виета:
и![]()
Тогда


Любой
из углов
можно взять за угол поворота осей, при
этом исчезает член с произведением![]()
Найдем коэффициенты уравнения (11’) из системы (13), учитывая(14’).


![]()
Итак,
для любой линии 2-го порядка, заданной
в ортонормированном репере уравнением
(11), существует ортонормированный репер
в котором её уравнение имеет вид (17):
(17)
Пример. Приведите к каноническому виду уравнение:
![]()
∆ 1.Запишем характеристическое уравнение данной кривой и найдем его корни.
(15)![]()
2. В новой системе координат уравнение имеет вид:
(17)
- эллипс.
3. Запишем формулы преобразования координат.
(16)
или
(
12)
4. Чертеж.
