Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Высшая математика ч.1.doc
Скачиваний:
67
Добавлен:
18.11.2018
Размер:
9.29 Mб
Скачать

3) Гипербола.

Гиперболой называется множество всех точек плоскости, модуль разности расстояний от каждой точки которых до двух точек этой плоскости, называемых фокусами, есть величина постоянная, меньшая чем расстояние между фокусами.

О

M(x,y)

F1(-c,0)

F2(c,0)

x

y

Рис.3.

бозначим фокусы через F1 и F2 расстояние между ними 2c, а модуль разности расстояний от каждой точки гиперболы до фокусов через 2. По определению 2<2c то есть <c. Для вывода уравнения гиперболы выберем систему координат Oxy так, что фокусы F1 и F2 лежат на оси Ox ,а начало координат совпадает с серединой отрезка F1F2 (рис.3.)

Тогда F1(-c,0),F2(c,0).Пусть M(x,y)- произвольная точка гиперболы. Тогда согласно определению или то есть . После упрощения, аналогичных тем, которые мы делали при выводе уравнения эллипса, получим каноническое уравнение гиперболы:

, где (1)

Исследование формы гиперболы по ее уравнению

1.Уравнение гиперболы содержит x и y в четной степени. Следовательно гипербола симметрична относительно осей Ox и Oy, а также т.O, которую называют центром гиперболы.

2.Найдем точки пересечения гиперболы с осями координат. Положив y=0, находим две точки пересечения гиперболы с осью Ox: A1(,0),A2(-,0). Положив x=0, получим y2=-b2 , чего не может быть. Следовательно, гипербола ось Oy не пересекает. Точки A1(,0) и A2(-,0) называются вершинами гиперболы, а отрезок A1A2=2- действительной полуосью гиперболы.

Отрезок B1B2 (B1B2=2b), соединяющий точки B1(0,b) и B2(0,-b) , называется мнимой полуосью. Прямоугольник со сторонами 2 и 2b называется основным прямоугольником гиперболы.

3. Из уравнения гиперболы следует, что уменьшаемое не меньше единицы, то есть или . Это означает, что точки гиперболы расположены справа от прямой x= (правая ветвь) и слева от прямой x=- (левая ветвь).

4

0

A2 00 0)(бб(,0)

A1

F1(c,0)

F2(-c,0)

Рис.4.

. Из уравнения гиперболы видно, что когда |x| возрастает, то и |y| возрастает. Это следует из того, что разность - сохраняет постоянное значение, равное единице. Из всего сказанного следует, что гипербола имеет форму изображенную на рис.4. (кривая, состоящая из двух неограниченных ветвей)

Асимптоты гиперболы

Прямая L называется асимптотой неограниченной кривой K, если расстояние d от точки M кривой до этой прямой стремится к 0 при неограниченном удалении т.M вдоль кривой K от начала координат.

На рис.4 приведена иллюстрация сказанного. Покажем, что гипербола имеет две асимптоты: и

Так как эти прямые и гипербола симметричны относительно осей координат, то достаточно рассмотреть только точки указанных линий, расположенные в первой четверти. Возьмем на прямой т.N, имеющую ту же абсциссу x, что и точка M(x,y) на гиперболе

И найдем разность MN между ординатами прямой и ветви гиперболы(рис.5)

B1 (0, b)

M(x, y)

d

N

Рис.5.

0

A1(,0) 0)

При возрастании x знаменатель дроби увеличивается, числитель=const. Стало быть, длинна MN→0, так как MN>d , то и d → 0. То есть - асимптоты гиперболы.

Эксцентриситетом гиперболы () называется отношение расстояния между фокусами к величине действительной оси гиперболы :

,т.к. с>a, то >1.

Эксцентриситет характеризует форму гиперболы. Чем меньше эксцентриситет , тем более вытянут ее основной прямоугольник.

Гиперболы и имеют общие асимптоты, такие гиперболы называются сопряженными.