- •Глава II Векторная алгебра
- •П. 1 Понятие вектора. Линейные операции
- •Определение 2. Вектор (Гиббс) – математический объект, характеризуемый скалярной величиной, направлением и геометрическим характером сложения.
- •Пример. В одномерном случае преобразование пространства – это биекция, у которой ,.
- •П. 2 Базис на плоскости
- •Доказательство:
- •П. 4 Линейная независимость векторов
- •Дистрибутивность: .
- •Решение:
- •П. 8 Скалярное произведение в дпск
- •Наличие обратной операции
- •П. 9 Орт вектора. Направляющие косинусы вектора
- •П. 10 Векторное произведение векторов
- •П. 7 Скалярное произведение векторов
- •Свойства скалярного произведения:
- •Свойства векторного произведения:
- •Антикоммутативность: .
- •Дистрибутивность:
- •Векторное произведение в дпск
- •Решение:
- •П. 11 Произведения тройки векторов п. 11.1 Смешанное произведение векторов
- •Свойства смешанного произведения
- •Доказательство:
- •П. 12 Основные задачи векторной алгебры
- •П. 12.1 Плоскость в пространстве
- •Основные задачи
- •Угол между двумя плоскостями.
- •Расстояние от точки до плоскости.
- •П. 12.2 Прямая на плоскости
- •Другие уравнения прямой:
- •Угол между двумя прямыми
- •Условие перпендикулярности:
- •Условие параллельности:
- •Расстояние от точки до прямой
- •П. 12.3 Прямая в пространстве
- •Угол между прямыми
- •П.13 Линии второго порядка п.13.1 Эллипс
- •Свойства эллипса
- •Доказательство:
- •П. 13.2 Гипербола
- •Свойства гиперболы
- •П. 13.3 о гиперболических функциях
- •П. 13.4 Парабола
- •Свойства параболы
- •П.14 Поверхности второго порядка п. 14.1 Поверхности вращения
- •П. 14.2 Поверхности второго порядка
- •3. Двуполостной гиперболоид:
- •Цилиндрические поверхности
- •9. Гиперболический параболоид
Свойства эллипса
1.
Фокальное свойство:
эллипс – это ГМТ (геометрическое
место точек), сумма расстояний которых
до фокусов постоянна и равна
.
Доказательство:
Рассмотрим
и
.
Покажем, что
.
Найдём
и
.
Тогда
;
;
;
;
.
Разделим обе части равенства на
,
получим
.
■
2.
Директориальное свойства:
эллипс – ГМТ (геометрическое место
точек), отношение расстояний от которых
до фокусов и до соответствующих директрис
равно
.
Доказательство:
Обозначим
через
расстояние от точки
до директрисы
.
Покажем, что
.
Пусть
.
Тогда
;
.
Так как
,
то
,
;
;
![]()
.
■
3
.
Оптическое свойство:
эллипс – ГМТ (геометрическое место
точек), касательные в которых образуют
равные острые углы с фокальными радиусами
и
,
т.е.
.
Другими
словами, лучи света, исходящие из одного
фокуса
эллипса, после зеркального отражения
от эллипса проходят через второй фокус
.
Касательная в
любой точке
эллипса образует с фокальными радиусами
острые одинаковые углы. Это свойство
называется оптическим,
т.к. все лучи, выходящие из одного фокуса,
после отражения оказывается в другом
(так как угол падения равен углу
отражения).
Доказательство:
1.
Получим сначала уравнение касательной
к эллипсу в любой точке
эллипса. Из уравнения эллипса
,
т.е.
,
если
,
и
,
если
.
Тогда и в том и в другом случае
,
.
Таким
образом, уравнение касательной к кривой
в данном случае имеет вид
.
Умножив это уравнение на
,
раскрыв скобки и учтя, что
–получим уравнение касательной к
эллипсу.
2.
Найдём уравнение
от точки
до касательной. Это расстояние
,
где
.
![]()
.
Но
из директориального свойства фокальный
радиус
.
Таким образом,
.
Тогда
.
Проделав
аналогичные выкладки, получим, что
,
т.е.
.
П. 13.2 Гипербола
Определение 1.
Гиперболой называется
линия
на плоскости, если найдётся такая ДПСК-2
(декартова прямоугольная система
координат), в которой её уравнение примет
вид
.
![]()
и
–
полуоси,
,
–
фокусы,
линейный
эксцентриситет,
ось
– фокальная
ось,
– эксцентриситет,
причём
характеризует величину раствора угла
между асимптотами гиперболы
.
Прямые
:
являются директрисами
гиперболы.
Свойства гиперболы
1.
Фокальное свойство:
гипербола – ГМТ (геометрическое место
точек), модуль разности расстояний от
которых до соответствующих фокусов
постоянен и равен
,
т.е.
.
Доказательство свойства аналогично
доказательству фокального свойства
эллипса.
2. Директориальное свойство: такое же, как и эллипса и доказывается также.
3.
Оптическое свойство:
гипербола – ГМТ (геометрическое место
точек), касательная в которых образует
равные острые углы с фокальными радиусами,
т.е.
.
Другими словами, лучи света, исходящие
из одного фокуса
гиперболы, после зеркального отражения
от гиперболы кажутся исходящими из
другого её фокуса
(так как касательная проходит между
фокусами). Доказывается так же, как и
оптическое свойство эллипса.
П. 13.3 о гиперболических функциях
Т
ригонометрические
функции
и
определяются таким образом, что
,
,
,
т.е.
.
(
–
абсцисса точки
на единичной окружности,
–
её ордината).
рис.2.50
,
то можно ввести гиперболические функции
(гиперболический косинус) и
(гиперболический синус) так, что
,
т.е.
.
В
ведём
представление о числе
.
Рассмотрим все возможные функции
и выберем из них ту, у которой касательная,
проведённая через точку
,
составляет угол
с осью
.
Основание такой логарифмической функции
и есть число
…
Покажем,
что
.
Функция
– чётная,
– нечётная функция. Подставим
,
в уравнении гиперболы. Получим
;
;
;
.
Г
рафики
гиперболических функций:
- котангенс
гиперболический.
![]()
- тангенс
гиперболический.
