background image

[

GEOMETRIA ANALITYCZNA – WYKŁAD 10

] 

10 maja 2010 

 

Stron

a

1

 

Uzasadnienie, że prosta styczna do okręgu  𝑥

2

+ 𝑦

2

= 𝑟

2

  w  punkcie  𝑃

0

=  𝑥

0

, 𝑦

0

  ma równanie: 

𝑥

0

𝑥 + 𝑦

0

𝑦 = 𝑟

2

 

 

1)  Równanie  𝑥

0

𝑥 + 𝑦

0

𝑦 = 𝑟

2

  jest równaniem prostej gdy zachodzi warunek  𝑥

0

2

+ 𝑦

0

2

≠ 0.  Jest to 

spełnione ponieważ mamy  𝑥

0

2

+ 𝑦

0

2

= 𝑟

2

> 0. 

 

2)  Punkt  𝑃

0

  leży na prostej o równaniu  𝑥

0

𝑥 + 𝑦

0

𝑦 = 𝑟

2

  ponieważ  𝑥

0

𝑥

0

+ 𝑦

0

𝑦

0

= 𝑥

0

2

+ 𝑦

0

2

= 𝑟

2

  

(bo 𝑃

0

  spełnia równanie okręgu). 

 

3)  Prosta przecina okrąg tylko w jednym punkcie (jest to punkt  𝑃

0

 ), ponieważ zachodzi: 

 

 

 

𝑥

2

+ 𝑦

2

= 𝑟

2

𝑥

0

𝑥 + 𝑦

0

𝑦 = 𝑟

2

  

Układ równao ma dokładnie jedno 

rozwiązanie 

𝑦 =

1

𝑦

0

 𝑟

2

− 𝑥

0

𝑥     𝑔𝑑𝑦  𝑦

0

≠ 0 

 

𝑥

2

+

1

𝑦

0

2

 𝑟

4

− 2𝑟

2

𝑥

0

𝑥 + 𝑥

0

2

𝑥

2

  = 𝑟

2

 

 

𝑥

2

 1 +

𝑥

0

2

𝑦

0

2

  + 𝑥 ∙

−2𝑟

2

𝑥

0

𝑦

0

2

+

𝑟

4

𝑦

0

2

− 𝑟

2

= 0 

 

∆=

4𝑟

4

𝑥

0

2

𝑦

0

4

− 4 ∙

𝑦

0

2

+ 𝑥

0

2

𝑦

0

2

𝑟

4

− 𝑟

2

𝑦

0

2

𝑦

0

2

= 4

𝑟

4

𝑥

0

2

− 𝑟

2

∙ 𝑟

2

 𝑟

2

− 𝑦

0

2

 

𝑦

0

4

= 4

𝑟

4

 𝑥

0

2

− 𝑟

2

+ 𝑦

0

2

 

𝑦

0

4

= 0 

Układ równao ma dokładnie jedno rozwiązanie 

                                                                                                                                    ∎ 

 

background image

[

GEOMETRIA ANALITYCZNA – WYKŁAD 10

] 

10 maja 2010 

 

Stron

a

2

 

Okrąg:   𝑥

2

+ 𝑦

2

= 𝑟

2

  

Środek:  𝑆 =  0, 0  

Prosta styczna:  𝑙

𝑠𝑡

:  𝑥

0

𝑥 + 𝑦

0

𝑦 = 𝑟

2

 

𝑁 

      =  𝑥

0

𝑦

0

    ⊥   𝑙

𝑠𝑡

 

Zauważmy, że  𝑆𝑃

0

        =  𝑥

0

𝑦

0

  

Ponadto :    𝑆𝑃

0

         = 𝑟 

Skoro    𝑆𝑃

0

        = 𝑁 

           ⇒       𝑆𝑃

0

          ⊥    𝑙

𝑠𝑡

 

 

 

Prosta normalna do okręgu w punkcie  𝑃

0

  jest to prosta przechodząca przez punkt  𝑃

0

  i prostopadła 

do stycznej w tym punkcie. 

 
 
 
Zadanie. 
Napisad równanie okręgu o środku  𝑆 =  5 −3 ,  który jest styczny do prostej  𝑙: 4𝑥 + 3𝑦 − 2 = 0. 
 

𝑑 𝑆,

𝑙  = 𝑟 

 

𝑟 =

 4 ∙ 5 − 3 ∙ 3 − 2 

 16 + 9

=

9
5

 

 
Równanie okręgu: 

 𝑥 − 5 

2

+  𝑦 + 3 

2

=

81
25

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 

background image

[

GEOMETRIA ANALITYCZNA – WYKŁAD 10

] 

10 maja 2010 

 

Stron

a

3

 

ELIPSA,  HIPERBOLA,  PARABOLA  -  krzywe stożkowe. 
 
Jeżeli  powierzchnię  zwaną  stożkiem  obrotowym  przetniemy  płaszczyzną  nieprzechodzącą  przez 
wierzchołek  stożka  to  otrzymamy  pewną  krzywą  zwaną  krzywą  stożkową,  jest  to  albo  okrąg  albo 
elipsa albo hiperbola, albo parabola. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

ELIPSA 

HIPERBOLA 

Jest to miejsce geometryczne punktu  𝑃  którego odległości od dwóch ustalonych punktów  𝐹  𝑖   𝐹′ 
zwanych ogniskami spełniają warunek: 

 𝑃𝐹

      +  𝑃𝐹′

       = 2𝑎 

  𝑃𝐹

      −  𝑃𝐹′

        = 2𝑎 

gdzie  2𝑎  jest stałą dodatnią 

większą 

mniejszą 

niż odległośd ognisk. 

 
 

 𝐹𝐹′

        - ogniskowa (długośd odcinka pomiędzy ogniskami) (liczba) 

𝐹𝐹′

      - ogniskowa jako odcinek (pojecie geometryczne) 
 

Niech   𝐹𝐹′

       = 2𝑐 

2𝑐 - ogniskowa                        dla elipsy jest  𝑎 > 𝑐 
𝑐 - półogniskowa  
                                                   dla hiperboli jest  𝑎 < 𝑐 
 
𝑃𝐹

       𝑃𝐹′

       - promienie wodzące punktu  𝑃. 

 
 

background image

[

GEOMETRIA ANALITYCZNA – WYKŁAD 10

] 

10 maja 2010 

 

Stron

a

4

 

Parabola  –  jest  to  miejsce  geometryczne  punktu  𝑃  którego  odległości  od  ustalonego  punktu  𝐹 
zwanego ogniskiem i od ustalonej prostej k (nie przechodzącej przez 𝐹) zwanej kierownicą, są równe 
tzn. 

 𝑃𝐹

      = 𝑑 𝑃, 𝑘  

 
 
 
Zapiszemy równania krzywych stożkowych w odpowiednio dobranym układzie współrzędnych. 
 
Dla elipsy i hiperboli układ współrzędnych dobierzemy tak aby ogniska leżały na osi ox symetrycznie 
względem punktu   0, 0 . 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Wówczas dla punktu  𝑃  o współrzędnych   𝑥

𝑦  leżącego na elipsie lub hiperboli otrzymujemy na 

podstawie definicji następujący (przekształcony już) warunek: 

 𝑎

2

− 𝑐

2

  ∙ 𝑥

2

+ 𝑎

2

𝑦

2

= 𝑎

2

 𝑎

2

− 𝑐

2

  

 
Dla elipsy mamy: 

𝑎 > 𝑐 > 0       ⇒       𝑎

2

− 𝑐

2

> 0    𝑝𝑟𝑧𝑦𝑗𝑚𝑖𝑗𝑚𝑦   𝑎

2

− 𝑐

2

= 𝑏

2

 

Zatem otrzymamy: 
 

𝑥

2

𝑎

2

+

𝑦

2

𝑏

2

= 1 

Równanie osiowe elipsy. 

Gdy  𝑎 = 𝑏 to otrzymamy równanie okręgu 

(szczególny przypadek elipsy). 

 
Dla okręgu ogniskowa redukuje się do 0. 
 
Wierzchołki elipsy:   𝑎,

0 ,  −𝑎, 0 ,    0, 𝑏 ,    0, −𝑏  

2𝑎 – oś wielka  (najdłuższa średnica) 
2𝑏 - oś mała (najkrótsza średnica) 
 0, 0  - środek elipsy (środek symetrii) 
 

background image

[

GEOMETRIA ANALITYCZNA – WYKŁAD 10

] 

10 maja 2010 

 

Stron

a

5

 

Dla hiperboli mamy: 

𝑐 > 𝑎 > 0      ⇒      𝑎

2

− 𝑐

2

< 0          𝑝𝑟𝑧𝑦𝑗𝑚𝑖𝑗𝑚𝑦    𝑎

2

− 𝑐

2

= −𝑏

2

 

Zatem otrzymujemy: 
 

𝑥

2

𝑎

2

𝑦

2

𝑏

2

= 1 

Równanie osiowe hiperboli. 

Gdy  𝑎 = 𝑏 to hiperbolę nazywamy równo 

osiową równanie ma wtedy postad: 

𝑥

2

− 𝑦

2

= 𝑎

2

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Wierzchołki hiperboli:    𝑎,

0 ,    −𝑎, 0  

2𝑎 - oś rzeczywista (najkrótsza) 
2𝑏 - oś urojona (najdłuższa) 
𝑃 =  0, 0  - środek hiperboli 
 
Asymptoty hiperboli: 

𝑦 =

𝑏
𝑎

𝑥 

 
 
 
 
 
 
 

background image

[

GEOMETRIA ANALITYCZNA – WYKŁAD 10

] 

10 maja 2010 

 

Stron

a

6

 

Dla  paraboli  układ  współrzędnych  dobierzemy  tak  aby  ognisko  leżało  na  dodatniej  części  osi  ox  a 
kierownica  była  prostopadła  do  osi  ox  przy  czym  jej  przecięcie  z  osią  ox  ma  byd  punktem 
symetrycznym do ogniska względem punktu   0, 0 . 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Oznaczmy odległośd punktu  𝑑 𝐹,

𝑘  = 𝑝   𝑔𝑑𝑧𝑖𝑒    𝑝 > 0 . 

 
Równanie kierownicy k: 

𝑥 = −

1
2

𝑝 

 
 
Wówczas punkt  𝑃 =  𝑥

𝑦  leżący na paraboli spełnia warunek: 

 

𝑦

2

= 2𝑝𝑥 

 

Równanie wierzchołkowe paraboli 

 

 
Wierzchołek paraboli:   0, 0  
 
Oś ox – oś paraboli 
 
p – półparametr 
2p – parametr paraboli 
 

𝑝 > 0              𝑝 =

𝑏

2

𝑎

 

background image

[

GEOMETRIA ANALITYCZNA – WYKŁAD 10

] 

10 maja 2010 

 

Stron

a

7

 

Parametr krzywej stożkowej jest to liczba 2p która jest równa długości cięciwy przechodzącej przez 
ognisko i prostopadłej do odpowiedniej osi: 

 

Dla elipsy: do osi wielkiej 

 

Dla hiperboli: do osi rzeczywistej 

 

Dla paraboli: do osi paraboli 

Zatem otrzymujemy  

2𝑝 = 2

𝑏

2

𝑎

 

Dla elipsy i hiperboli natomiast dla paraboli mamy 2p. 

 

Mimośród krzywej stożkowej oznaczamy symbolem e i wynosi: 

 

 

 

 

 

𝑐

𝑎

< 1  𝑑𝑙𝑎 𝑒𝑙𝑖𝑝𝑠𝑦

𝑐

𝑎

> 1  𝑑𝑙𝑎 ℎ𝑖𝑝𝑒𝑟𝑏𝑜𝑙𝑖

1    𝑑𝑙𝑎 𝑝𝑎𝑟𝑎𝑏𝑜𝑙𝑖