пользователей: 30398
предметов: 12406
вопросов: 234839
Конспект-online
РЕГИСТРАЦИЯ ЭКСКУРСИЯ

Вывести каноническое уравнение параболы

Параболой называется геометрическое место точек, для каждой из которых расстояние до некоторой фиксиро­ванной точки плоскости, называемой фокусом, равно расстоянию до некоторой фиксированной прямой, называемой директрисой (предполагается, что эта прямая не проходит через фокус).

Фокус параболы принято обозначать буквойF, расстояние от фокуса до директрисы—буквой р. Величину p называют параметром параболы. Изображение параболы дано на рис. 61 (исчерпывающее пояснение этого чертежа читатель получит после чтения нескольких следующих пунктов).

Замечание. В соответствии с изложеннымв п° 100 говорят, чтопарабола имеет эксцентриситет image522.gif =1.

Пусть дана какая-нибудь парабола (вместе с тем мы считаем заданным параметр р).Введем на плоскости декартову прямоугольную систе­му координат, оси которой рас­положим специальным образом по отношению к данной парабо­ле. Именно, ось абсцисс прове­дем через фокус перпендикуляр­но к директрисе и будем считать ее направленной от директрисы к фокусу; начало координат рас­положим посредине между фоку­сом и директрисой (рис. 61). Выведем уравнение данной пара­болы в этой системе координат.

image530.gif

Рис. 61.

Возьмем на плоскости произ­вольную точку М и обозначим ее координаты через х и у. Обоз­начим далее через расстояние от точки М до фокуса (r=FM), через r - расстояние от точки Мдо директрисы. Точка М будет находиться на (данной) параболе в том и только в том случае, когда

image532.gif . (1)

Чтобы получить искомое уравнение, нужно в равенстве (1) заменить переменные и а их выражениями через текущие координаты х, у. Заметим, что фокус F имеет координаты image534.gif ; приняв это во внимание и применяя формулу (2) п° 18. находим:

image536.gif (2)

Обозначим через Q основание перпендикуляра, опущенного из точки М на директрису. Очевидно, точка Q имеет координаты image538.gif ; отсюда ииз формулы (2) п° 18 получаем:

image540.gif (3),

(при извлечении корня мы взяли image542.gif со своим знаком, так как image544.gif - число положительное; это следует из того, что точка М(х; у) должна находиться с той стороны от директрисы, где находится фокус, т. е. должно быть х > image546.gif , откуда image548.gif Заменяя в равенстве (1) г и их выражениями (2) и (3), найдем:

image550.gif (4)

Это и есть уравнение рассматриваемой параболы в назначен­ной системе координат, так как ему удовлетворяют координаты точки М(х; у) в том и только в том случае, когда точка Млежит на данной параболе.

 

Желая получить уравнение параболы в более про­стом виде, возведем обе части равенства (4) в квадрат; по­лучим:

image552.gif (5),

или

image554.gif (6)

Уравнение (6) выведено нами как следствие уравнения (4). Легко показать, что уравнение (4) в свою очередь может быть выведено, как следствие уравнения (6). В самом деле, из уравнения (6) очевидным образом («обратным ходом») вы­водится уравнение (5); далее, из уравнения (5) имеем:

image556.gif

Остается показать, что, если xу удовлетворяют уравне­нию (6), то здесь можно выбрать только знак плюс. Но это ясно, так как из уравнения (6) image558.gif следовательно, image560.gif , поэтомуimage544.gif есть число положительное. Мы приходим к уравнению (4). Поскольку каждое из уравнений (4) и (6) есть следствие другого, они эквивалентны. Отсюда заклю­чаем, что уравнение(6) является уравнением параболы. Это уравнение называется каноническим уравнением па­раболы.

Уравнение image554.gif , определяющее параболу в не­которой системе декартовых прямоугольных координат, есть уравнение второй степени; таким образом, парабола есть линия второго порядка.


12.06.2016; 20:42
хиты: 70
рейтинг:0
Точные науки
математика
для добавления комментариев необходимо авторизироваться.
  Copyright © 2013-2024. All Rights Reserved. помощь