Krzywe stożkowe

background image



SNy: Biotechnologia

Krzywe stożkowe – Algebra

z geometrią analityczną – wykłady

notatki ze studiów na kierunku Biotechnologia

na Wydziale Chemicznym Politechniki Wrocławskiej



Autor:
Mateusz Jędrzejewski
mateusz.jedrzejewski@one.pl
www.jedrzejewski.one.pl

otatka jest częścią projektu SNy (Studenckie Notatki
Cyfrowe). Notatki są samodzielnie sporządzane

i opracowywane przez studentów Politechniki. Udostępniane
są w Internecie. Każdy możne z nich korzystać dowoli
w celach edukacyjnych.

waga na błędy! Mimo staranności jaką włożyli autorzy
w opracowanie tej notatki mogą zdarzyć się błędy.
Każdy więc korzysta z tych materiałów na własną

odpowiedzialność. Wszelkie zauważone błędy proszę
zgłaszać autorowi notatki (najlepiej drogę elektroniczną).


śyczę wszystkim skutecznego korzystania z notatek.


Mateusz Jędrzejewski
(autor strony www.sny.one.pl)

 

Szczegółowe informacje o notatce

Nazwa pliku: e-notatka - krzywe stozkowe - wyklady.pdf

Nazwa kursu: Algebra z geometrią analityczną (MAP1022w)

Prowadzący kurs: dr Lidia Janicka

Semestr/rok: 06z (rok 1, I semestr)

Kierunek: Biotechnologia

Wydział: Wydział Chemiczny

Uczelnia: Politechnika Wrocławska

Autor notatki: Mateusz Jędrzejewski

Status: Notatka jest w trakcie tworzenia

N

U

background image

Studenckie Notatki Cyfrowe



SNy: Biotechnologia

www.sny.one.pl sny@sny.one.pl

Strona 2

Notatka: Algebra z geometrią analityczną (MAP1022w) – wykłady.

Utworzona: 22.12.2006 17:04

Temat: Krzywe stożkowe – wstęp.

Zmodyfikowana: 23.12.2006 1:25

Krzywe stożkowe – wstęp

22.12.2006 r.


Stożek

– powierzchnia zakreślona podczas obrotu jednej prostej (zwanej TWORZĄCĄ) wokół

innej prostej (zwanej OSIĄ OBROTU) przecinającej tworzącą pod kątem

( )

2

,

0

Π

α

.


Krzywa stożkowa

– krzywa powstała w wyniku przecięcia stożka płaszczyzną (znanej TNĄCĄ)

nieprzechodzącą przez jego wierzchołek.

rys. 1. – rodzaje krzywych stożkowych

http://pl.wikipedia.org/wiki/Grafika:Krzywe_stożkowe.png


Rodzaje krzywych stożkowych

w zależności od kąta

β

(pomiędzy osią stożka a płaszczyzną tnącą):

okrąg

dla

2

Π

=

β

, tj. płaszczyzna tnąc jest prostopadła do osi stożka,

elipsa

dla

2

Π

<

<

β

α

,

parabola

dla

α

β

=

, tj. płaszczyzna tnąc jest równoległa do tworzącej stożka,

hiperbola

dla

α

β

<

0

.

Krzywe stożkowe są płaskie

, tj. każda z nich mieści się na jednej płaszczyźnie.

OKRĄG

Okrąg to zbiór takich punktów

)

,

(

y

x

P

płaszczyzny, że ich odległość

od ustalonego punktu

)

,

(

0

0

0

y

x

P

jest stała.

r

P

P

o

=

z odległości dwóch punktów płaszczyzny:

r

y

y

x

x

=

+

2

0

2

0

)

(

)

(

wynika równie okręgu:

2

2

0

2

0

)

(

)

(

r

y

y

x

x

=

+

background image

Studenckie Notatki Cyfrowe



SNy: Biotechnologia

www.sny.one.pl sny@sny.one.pl

Strona 3

Notatka: Algebra z geometrią analityczną (MAP1022w) – wykłady.

Utworzona: 22.12.2006 17:04

Temat: Krzywe stożkowe – wstęp.

Zmodyfikowana: 23.12.2006 1:25

STYCZNA DO OKRĄGU

Styczna do okręgu to prosta, która leży z okręgiem w jednej płaszczyźnie i ma z nim
dokładnie jednej punkt wspólny.

0

)

,

(

)

,

(

)

,

(

)

,

(

)

,

(

1

1

0

1

1

0

1

1

1

0

1

0

1

1

0

1

1

1

0

0

0

1

=

=

=

P

P

P

P

P

P

P

P

y

y

x

x

P

P

y

y

x

x

P

P

y

x

P

y

x

P

y

x

P

O

P

o

z własności iloczynu skalarnego wynik, że:

0

)

)(

(

)

)(

(

1

0

1

1

0

1

=

+

y

y

y

y

x

x

x

x

z tego, że punkt

1

P

należy do okręgu:

2

2

0

1

2

0

1

)

(

)

(

r

y

y

x

x

=

+

zestawiając te równania:

2

0

0

1

0

0

1

2

0

1

0

0

1

0

1

0

0

1

2

2

0

1

0

0

1

2

0

1

0

0

1

2

2

0

1

0

2

1

2

0

1

0

2

1

1

0

0

2

1

1

1

0

0

2

1

1

2

2

0

1

2

0

1

1

0

1

1

0

1

)

)(

(

)

)(

(

)

(

)

(

)

(

)

(

2

2

0

)

(

)

(

0

)

)(

(

)

)(

(

r

y

y

y

y

x

x

x

x

r

y

y

y

y

y

y

x

x

x

x

x

x

r

y

y

y

y

y

y

y

x

x

x

x

x

x

x

r

y

y

y

y

x

x

x

x

y

y

y

y

y

y

y

x

x

x

x

x

x

x

r

y

y

x

x

y

y

y

y

x

x

x

x

=

+

=

+

=

+

+

+



=

+

+

+

=

+

+

+

+

=

+

=

+

Styczna do okręgu zawsze jest prostopadła do promienia tego okręgu.


zad. 1.

Znaleźć równanie okręgu o środku

)

2

,

1

(

0

P

przechodzącym przez punkt

)

5

,

3

(

1

P

.

(

) (

)

( )

13

)

2

(

)

1

(

13

13

3

2

)

2

5

(

)

1

3

(

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

1

0

2

=

+

=

=

+

=

+

=

=

y

x

P

P

r



zad. 2.

Wyznaczyć współrzędne środka i promienie okręgu o równaniu

0

8

4

2

2

=

+

+

y

y

x

x

.

5

2

20

)

4

,

2

(

20

)

4

(

)

2

(

2

)

(

bo

0

16

)

4

(

4

)

2

(

0

8

4

2

2

2

2

2

2

2

2

2

=

=

=

+

+

+

=

=

+

+

=

+

+

r

S

y

x

b

ab

a

b

a

y

x

y

y

x

x

background image

Studenckie Notatki Cyfrowe



SNy: Biotechnologia

www.sny.one.pl sny@sny.one.pl

Strona 4

Notatka: Algebra z geometrią analityczną (MAP1022w) – wykłady.

Utworzona: 22.12.2006 17:04

Temat: Krzywe stożkowe – wstęp.

Zmodyfikowana: 23.12.2006 1:25

zad. 3.

Znaleźć równanie okręgu przechodzącego przez punkty

)

5

,

2

(

P

oraz

)

3

,

1

(

Q

wiedząc,

że środek tego okręgu leży na osi Oy .
Szukamy punktu

)

,

0

(

0

y

S

takiego, że:

( )

16

65

4

19

2

4

19

0

2

0

2

2

0

2

4

19

4

19

0

0

0

2

0

0

2

0

0

2

0

0

2

0

0

2

0

0

2

0

2

0

2

2

0

2

29

10

29

10

)

5

(

)

2

0

(

)

,

0

(

19

4

10

6

29

10

10

6

29

10

9

6

1

25

10

4

)

3

(

)

1

0

(

)

5

(

)

2

0

(

=

+

=

+

=

+

=

=

=

=

+

=

+

+

=

+

+

+

=

+

+

+

+

=

+

=

y

y

r

y

PS

r

S

y

y

y

y

y

y

y

y

y

y

y

y

y

y

y

y

QS

PS

więc:

16

65

2

4

19

2

2

2

4

19

2

)

(

)

(

)

0

(

=

+

=

+

y

x

r

y

x



zad. 4.

Znaleźć równanie okręgu opisanego na trójkącie o wierzchołkach:

)

0

,

0

(

A

)

5

,

3

(

B

)

3

,

1

(

C

I sposób

Wiadomo, że środek okręgu opisanego na trójkącie leży w punkcie przecięcia
symetralnych boków tego trójkąta.

(

)

( )

AB

AB

a

a

ax

y

ax

y

y

x

x

a

y

a

x

x

y

y

x

y

x

y

x

y

AB

S

S

x

y

AB

AB

AB

symetralna

prosta

bo

1

gdzie

)

(

)

(

bo

:

symetralna

,

,

:

prosta

5

3

3

5

0

0

0

0

0

0

5

17

5

3

10

9

5

3

2

5

5

3

2

3

2

5

2

5

2

3

2

0

5

2

0

3

3

5

=

=

+

=

+

=

=

+

=

+

=

=

=

(

)

(

)

AC

AC

a

a

x

y

x

y

x

y

AC

S

S

x

y

AC

AB

AC

symetralna

prosta

bo

1

)

3

(

gdzie

:

symetralna

,

,

3

:

prosta

3

1

3

5

3

1

6

1

3

1

2

3

3

1

2

1

2

3

2

3

2

1

2

0

3

2

0

1

=

=

+

=

+

=

=

+

=

Środek okręgu to punkt przecięcia się symetralnych, więc:

(

)

49

425

2

7

16

2

7

13

49

425

2

49

256

49

169

2

2

7

16

2

7

13

7

16

7

13

7

16

7

13

3

5

7

13

3

1

14

26

3

5

3

1

15

26

15

14

3

5

3

1

5

17

5

3

3

5

3

1

3

5

3

1

5

17

5

3

)

(

)

(

)

0

(

)

0

(

,

=

+

=

+

=

+

=

=

=

=

+

=

=

+

=

=

+

=

+

=

+

+

=

+

=

y

x

r

r

AS

r

S

y

x

y

x

x

y

x

x

y

x

x

x

y

x

y

background image

Studenckie Notatki Cyfrowe



SNy: Biotechnologia

www.sny.one.pl sny@sny.one.pl

Strona 5

Notatka: Algebra z geometrią analityczną (MAP1022w) – wykłady.

Utworzona: 22.12.2006 17:04

Temat: Krzywe stożkowe – wstęp.

Zmodyfikowana: 23.12.2006 1:25

II sposób

Szukamy

)

,

(

0

0

y

x

S

oraz r takich, że punkty A , B , C spełniają równanie

2

2

0

2

0

)

(

)

(

r

y

y

x

x

=

+

, więc:

=

=

=

+

=

=

=

+

=

=

=

+

=

=

=

+

=

=

=

+

+

=

=

=

+

+

=

=

=

+

+

=

=

+

=

+

+

=

=

+

=

+

+

=




=

+

=

+

=




=

+

+

+

=

+

+

+

=

+

=

+

=

+

=

+

7

13

0

7

16

0

49

425

2

7

16

2

7

13

2

7

13

0

7

16

0

2

0

2

0

2

7

16

0

7

16

0

2

0

2

0

2

0

0

0

2

0

2

0

2

0

0

0

0

2

0

2

0

2

0

0

0

0

2

0

2

0

2

0

0

0

0

2

0

2

0

2

0

0

0

0

2

0

2

0

2

0

0

0

0

2

0

2

0

2

2

0

2

0

2

0

0

2

0

2

0

2

0

0

2

0

2

0

2

2

2

0

0

2

0

0

2

2

0

0

2

0

0

2

2

0

2

0

2

2

0

2

0

2

2

0

2

0

2

2

0

2

0

)

(

)

(

5

)

(

3

5

3

32

14

5

3

17

5

15

9

5

3

17

5

)

5

3

(

3

5

3

17

5

3

5

3

17

5

3

0

10

6

2

0

34

10

6

6

9

2

1

10

25

6

9

0

6

9

2

1

10

25

6

9

)

3

(

)

1

(

)

5

(

)

3

(

)

0

(

)

0

(

x

y

r

x

y

y

x

r

x

y

y

x

r

y

x

y

y

x

r

y

x

y

y

y

x

r

y

x

y

y

y

x

r

y

x

y

x

y

x

r

y

x

y

x

y

x

r

y

x

y

x

y

x

r

y

x

r

y

x

y

x

r

y

x

y

x

r

r

y

y

x

x

r

y

y

x

x

r

y

x

r

y

x

r

y

x

r

y

x

Ostatecznie równanie ma postać:

49

425

2

7

16

2

7

13

2

2

0

2

0

)

(

)

(

)

(

)

(

=

+

=

+

y

x

r

y

y

x

x



zad. 5.

Napisać równanie stycznej do okręgu

0

4

2

2

2

=

+

+

y

y

x

x

w punkcie

)

0

,

0

(

Q

oraz

w punkcie

)

3

,

3

(

W

.

2

1

)

2

,

1

(

5

5

)

2

(

)

1

(

2

)

(

bo

0

4

)

2

(

1

)

1

(

0

4

2

0

0

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

=

=

=

=

+

+

+

=

=

+

+

=

+

+

y

x

S

r

y

x

b

ab

a

b

a

y

x

y

y

x

x

ogólne równanie stycznej:

2

0

0

1

0

0

1

)

)(

(

)

)(

(

r

y

y

y

y

x

x

x

x

=

+

dla punktu

)

0

,

0

(

Q

:

x

y

y

x

y

x

2

1

5

4

2

1

5

)

2

)(

2

0

(

)

1

)(

1

0

(

=

=

+

+

=

+

+

+

dla punktu

)

3

,

3

(

W

:

9

2

5

2

2

2

5

)

2

)(

2

3

(

)

1

)(

1

3

(

+

=

=

+

=

+

+

+

x

y

y

x

y

x

background image

Studenckie Notatki Cyfrowe



SNy: Biotechnologia

www.sny.one.pl sny@sny.one.pl

Strona 6

Notatka: Algebra z geometrią analityczną (MAP1022w) – wykłady.

Utworzona: 22.12.2006 17:04

Temat: Krzywe stożkowe – wstęp.

Zmodyfikowana: 23.12.2006 1:25

zad. 6.

Napisać równania prostych stycznych do okręgu

0

4

2

2

2

=

+

+

y

y

x

x

przechodzących

przez punkt

)

1

,

1

(

Q

.

Punkt Q leży na tym okręgu.
Równanie pęku prostych przechodzących przez

)

1

,

1

(

ma postać:

)

1

(

1

1

1

=

=

x

k

y

k

x

y

Szukamy takiego k , że prosta

)

1

(

1

=

x

k

y

ma dokładnie jeden punkt wspólny

z naszym okręgiem, czyli

0

=

równania kwadratowego, więc:

=

+

+

+

+

+

=

=

+

+

+

+

+

=

=

+

+

=

0

)

1

(

4

)

1

(

2

1

)

1

(

0

)

1

)

1

(

(

4

)

1

)

1

(

(

2

1

)

1

(

0

4

2

)

1

(

1

2

2

2

2

2

2

k

kx

k

kx

x

x

x

k

y

x

k

x

k

x

x

x

k

y

y

y

x

x

x

k

y

wiadomo, że:

bc

ac

ab

c

b

a

c

b

a

2

2

2

)

(

2

2

2

2

+

+

+

+

+

=

+

+

, więc:

5

2

5

2

2

2

3

2

4

2

3

2

4

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

0

4

5

5

5

6

6

6

2

6

1

9

)

1

)(

5

6

(

)

1

3

(

0

)

1

)(

5

6

(

4

)

1

3

(

4

0

)

1

)(

5

6

(

4

)

1

3

(

4

)

1

)(

5

6

(

4

)

2

6

2

(

0

5

6

)

2

6

2

(

)

1

(

0

5

6

)

2

6

2

(

)

1

(

1

)

1

(

0

4

4

4

2

2

2

1

2

1

)

1

(

=

=

=

+

+

+

=

+

+

+

+

+

=

+

=

+

+

+

=

+

+

+

=

+

+

+

=

=

+

+

+

+

+

=

+

+

+

+

+

+

=

=

+

+

+

+

+

+

+

=

k

k

k

k

k

k

k

k

k

k

k

k

k

k

k

k

k

k

k

k

k

k

k

k

k

k

k

k

k

k

k

k

k

k

k

x

k

k

x

k

k

k

x

k

k

x

k

x

k

y

k

kx

k

kx

x

k

k

x

k

x

x

x

k

y

Styczne mają więc równania:

1

)

1

(

+

=

x

k

y

5

5

2

5

2

5

2

5

5

2

5

2

5

2

1

)

1

(

1

)

1

(

+

+

+

=

+

=

+

=

+

=

x

y

x

y

x

y

x

y



zad. 7.

Napisać równanie stycznej do okręgu

5

)

2

(

)

1

(

2

2

=

+

+

y

x

:

a)

równoległej do prostej

0

3

2

=

+

y

x

,

b)

prostopadłej do prostej

0

2

3

=

+

+

y

x

.


Rozwiania:

a) I sposób
Szukamy prostej

b

x

y

+

=

2

która ma dokładnie jeden punkt wspólny z naszym okręgiem

o równaniu

5

)

2

(

)

1

(

2

2

=

+

+

y

x

.

background image

Studenckie Notatki Cyfrowe



SNy: Biotechnologia

www.sny.one.pl sny@sny.one.pl

Strona 7

Notatka: Algebra z geometrią analityczną (MAP1022w) – wykłady.

Utworzona: 22.12.2006 17:04

Temat: Krzywe stożkowe – wstęp.

Zmodyfikowana: 23.12.2006 1:25

9

2

10

8

1

2

10

8

10

100

100

36

64

)

9

(

4

8

0

9

8

20

5

9

12

4

0

)

4

(

20

)

9

12

4

(

4

0

)

4

(

20

)

9

12

4

(

4

)

4

(

20

)

3

2

(

4

0

4

)

3

2

(

2

5

0

4

)

3

2

(

2

5

2

5

4

8

4

4

4

1

2

2

5

)

2

2

(

)

1

(

2

5

)

2

(

)

1

(

2

2

1

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

=

=

=

+

=

=

=

=

+

=

=

=

+

+

=

+

+

=

+

+

+

=

+

+

+

=

+

+

=

=

+

+

+

+

=

+

+

+

+

+

=

=

+

+

+

+

+

+

+

+

=

=

+

+

+

+

=

=

+

+

+

=

b

b

b

b

b

b

b

b

b

b

b

b

b

b

b

b

b

b

b

b

b

x

b

x

b

b

x

b

x

b

x

y

b

x

bx

b

x

x

x

b

x

y

b

x

x

b

x

y

y

x

b

x

y

b

b


więc, odpowiedź to styczne o równaniach:

0

9

2

0

1

2

=

=

+

y

x

y

x


a) II sposób
Szukamy prostej

0

2

=

+

b

y

x

która jest odległa od środka okręgu o jego okręgu:

)

2

,

1

(

S

5

5

2

=

=

r

r

9

1

4

5

5

)

2

(

1

2

5

)

1

(

2

2

2

2

0

0

2

2

0

0

=

=

+

=

+

=

+

+

=

+

+

+

=

b

b

b

b

b

y

x

r

B

A

C

By

Ax

d


więc, odpowiedź to styczne o równaniach:

0

9

2

0

1

2

=

=

+

y

x

y

x



b)

3

2

3

1

0

2

3

=

=

+

+

x

y

y

x

prosta prostopadła do niej ma więc ogólnie równanie:

0

3

3

1

bo

3

3

1

=

+

=

=

+

=

b

y

x

a

a

b

x

y

background image

Studenckie Notatki Cyfrowe



SNy: Biotechnologia

www.sny.one.pl sny@sny.one.pl

Strona 8

Notatka: Algebra z geometrią analityczną (MAP1022w) – wykłady.

Utworzona: 22.12.2006 17:04

Temat: Krzywe stożkowe – wstęp.

Zmodyfikowana: 23.12.2006 1:25

Szukamy takiego b dla którego prosta

0

3

=

+

b

y

x

jest odległa od środka okręgu

o jego promień:

)

2

,

1

(

S

5

5

2

=

=

r

r

50

5

50

5

5

50

10

)

2

(

1

3

5

)

1

(

3

3

2

2

0

0

2

2

0

0

=

+

=

+

=

+

=

+

+

=

+

+

+

=

b

b

b

b

b

y

x

r

B

A

C

By

Ax

d

więc, odpowiedź to styczne o równaniach:

0

50

5

3

0

50

5

3

=

=

+

y

x

y

x


ELIPSA

Elipsa to zbiór punktów, których suma odległości od dwóch ustalonych punktów

1

F

,

2

F

(zwanych OGNISKAMI ELIPSY) jest stała (równa a

2

).



W układzie współrzędnych, w którym oś Ox
przechodzi przez ogniska

1

F

,

2

F

a oś Oy jest

symetralną odcinka

2

1

F

F

równanie ma postać:

2

2

2

2

2

2

1

2

1

2

)

(

)

(

)

0

,

(

)

0

,

(

)

,

(

2

a

y

c

x

y

c

x

c

F

c

F

y

x

P

a

P

F

P

F

=

+

+

+

+

=

+

[

] [

]

(

)

[

] [

]

1

)

(

:

)

(

)

(

4

:

4

4

4

4

4

2

2

2

)

(

4

4

2

2

2

2

4

2

2

2

2

2

)

(

4

4

2

2

2

)

(

)

(

2

)

(

)

(

2

:

2

2

2

4

)

(

)

(

2

4

)

(

)

(

2

2

2

4

)

(

)

(

2

)

(

)

(

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

4

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

4

4

4

4

4

2

2

2

2

2

2

2

4

3

2

2

2

3

2

2

3

2

2

2

2

3

4

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

4

4

4

4

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

2

=

+

=

+

=

+

+

+

+

+

+

+

+

+

=

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

=

+

+

+

+

+

=

+

+

+

=

+

+

+

=

+

+

+

=

+

+

+

+

+

+

+

+

+

+

=

+

+

+

+

+

+

+

+

c

a

y

a

x

c

a

a

c

a

a

y

a

c

a

x

c

a

y

a

x

a

a

x

c

c

x

c

y

y

x

c

y

x

a

c

y

x

a

y

c

y

cxy

x

y

y

c

c

x

c

x

c

cxy

x

c

x

c

cx

y

x

c

x

cx

x

c

x

c

y

y

x

c

y

x

a

c

y

x

a

y

c

cx

x

y

c

cx

x

c

y

x

a

y

c

x

y

c

x

c

y

x

a

y

c

x

y

c

x

c

y

x

a

y

c

x

y

c

x

a

y

c

x

y

c

x

y

c

cx

x

y

c

cx

x

a

y

c

x

y

c

x

y

c

x

y

c

x

background image

Studenckie Notatki Cyfrowe



SNy: Biotechnologia

www.sny.one.pl sny@sny.one.pl

Strona 9

Notatka: Algebra z geometrią analityczną (MAP1022w) – wykłady.

Utworzona: 22.12.2006 17:04

Temat: Krzywe stożkowe – wstęp.

Zmodyfikowana: 23.12.2006 1:25

można przyjąć, że:

2

2

2

c

a

b

=

, wtedy równanie przyjmie postać:

1

2

2

2

2

=

+

b

y

a

x


ogólne równie elipsy ma postać

:

1

)

(

)

(

2

2

0

2

2

0

=

+

b

y

y

a

x

x



cdn.

 



Zagadnienia, które zostaną omówione na następnym wykładzie:

Równanie stycznej elipsy,

Równanie hiperboli,

Równania asymptot hiperboli,

Równania stycznej hiperboli,

Równanie paraboli,

Równania stycznej paraboli.

Można przynieść propozycje zadań do rozwiązania na tym wykładzie.

 

 

 


Wyszukiwarka

Podobne podstrony:

więcej podobnych podstron