A hiperbola ( más görögül ὑπερβολή , ὑπερ - "felül" + βαλειν - "dobás") az euklideszi sík M pontjainak helye , amelyre a távolságok és a távolságok különbségének abszolút értéke (az M - től a kiválasztott pontig ) állandó. Pontosabban,
ésAz ellipszissel és a parabolával együtt a hiperbola egy kúpszelet és egy négyzet . A hiperbola egynél nagyobb excentricitású kúpszelvényként definiálható .
A „hiperbola” kifejezést ( görögül ὑπερβολή – többlet) Pergai Apollóniosz vezette be (i. e. 262 körül – ie 190 körül ), mivel a hiperbola pontjának megalkotásának problémája a felesleggel való alkalmazás problémájára redukálódik.
A hiperbola többféleképpen definiálható.
A hiperbola olyan pontok halmazaként definiálható, amelyek egy körkúp metszetének eredményeképpen alakulnak ki egy olyan síkkal , amely a kúp mindkét részét levágja. A kúp sík általi vágásának további eredménye a parabola , az ellipszis és az olyan degenerált esetek, mint például a metsző és egybeeső egyenesek és egy pont, amelyek akkor keletkeznek, amikor a vágási sík áthalad a kúp csúcsán. Különösen az egymást metsző vonalak tekinthetők degenerált hiperbolának, amely egybeesik aszimptotáival.
A hiperbola úgy definiálható, mint a pontok lokusza , a távolságok különbségének abszolút értéke, amelytől két adott ponthoz, úgynevezett góchoz vezet, állandó.
Összehasonlításképpen: bármely pontjától a fókuszpontokig tartó távolságok állandó összegének görbéje ellipszis , állandó aránya Apollonius köre , állandó szorzata a Cassini ovális .
Az igazgatónőn és a fókuszon keresztülHiperbolának nevezzük azoknak a pontoknak a helyét, amelyeknél a távolságnak a fókuszhoz és egy adott egyeneshez viszonyított aránya, úgynevezett direktrix , állandó és nagyobb egynél. Az adott állandót a hiperbola excentricitásának nevezzük .
A hiperbola fent definiált jellemzőire a következő összefüggések vannak
Egy hiperbolát, amelyben , egyenlő szárúnak vagy egyenlő oldalúnak nevezzük . Egy egyenlő szárú hiperbolát valamilyen téglalap alakú koordinátarendszerben ír le az egyenlet
ebben az esetben a hiperbola fókuszai az ( a , a ) és a (− a , − a ) pontokban helyezkednek el. Az egyenlő oldalú hiperbola a képlet által megadott fordított arányosság grafikonja
Az ilyen hiperbola excentricitása .
Egy egyenlő oldalú hiperbola, mint Kiepert-hiperbola háromszögek segítségével határozható meg trilineáris koordinátákkal [1] , mint pontok lokusza (lásd az ábrát):
Ha három háromszög , amelyek a háromszög oldalaira épülnek , hasonlóak , egyenlő szárúak , az eredeti háromszög oldalain lévő alapokkal, és azonos elhelyezkedésű (vagyis mind kívülről vagy belülről épül fel), akkor a vonalak , és egy pontban metszik egymást .Ha az alapnál a közös szög , akkor a három háromszög csúcsai a következő trilineáris koordinátákkal rendelkeznek:
A hiperbolát egy másodfokú egyenlet derékszögű koordinátákkal ( x , y ) ad meg a síkon:
,ahol az A xx , A xy , A yy , B x , B y és C együtthatók kielégítik a következő összefüggést
és
Kanonikus formaA hiperbola középpontjának az origóba való mozgatásával és a középpont körüli elforgatásával a hiperbola egyenlete a kanonikus alakra redukálható:
,hol van a hiperbola valós féltengelye; - a hiperbola képzeletbeli féltengelye [2] . Ebben az esetben az excentricitás az
Ha a pólus a hiperbola fókuszában van, és a hiperbola csúcsa a poláris tengely folytatásán fekszik, akkor
Ha a pólus a hiperbola fókuszában van, és a poláris tengely párhuzamos az egyik aszimptotával, akkor
Ahogyan egy ellipszist ábrázolhatunk trigonometrikus függvényeket tartalmazó parametrikus egyenletekkel, egy olyan téglalap alakú koordinátarendszerben lévő hiperbolát, amelynek középpontja megegyezik a középpontjával, és az x tengely áthalad a fókuszokon, hiperbolikus függvényeket tartalmazó parametrikus egyenletekkel ábrázolhatjuk [3 ] .
Az első egyenletben a "+" jel a hiperbola jobb oldali ágának, a "-" - pedig a bal ágának felel meg.
Aszimptota egyenletek kanonikus formában adott hiperbolára
az alábbiak szerint kerülnek kiadásra. Hadd . Tételezzük fel, hogy az aszimptota létezik, és alakja . Akkor
Így a két aszimptota egyenlete :
vagy
A hiperbola átmérője, mint bármely kúpszeletének, egy egyenes, amely párhuzamos húrok felezőpontjain halad át. A párhuzamos húrok minden irányának megvan a maga konjugált átmérője. A hiperbola minden átmérője áthalad a középpontján. A képzeletbeli tengellyel párhuzamos húroknak megfelelő átmérő a valós tengely; a valós tengellyel párhuzamos húroknak megfelelő átmérő a képzeletbeli tengely.
A párhuzamos húrok meredeksége és a megfelelő átmérő meredeksége összefügg az összefüggéssel
Ha az a átmérő felezi a b átmérővel párhuzamos húrokat , akkor a b átmérő felosztja az a átmérővel párhuzamos húrokat . Az ilyen átmérőket kölcsönösen konjugáltnak nevezzük . A fő átmérőket kölcsönösen konjugált és egymásra merőleges átmérőknek nevezzük. A hiperbolának csak egy fő átmérőpárja van, a valós és a képzeletbeli tengely.
Mivel a hiperbola sima görbe, minden pontjában ( x 0 , y 0 ) rajzolhatunk egy érintőt és egy normált . A kanonikus egyenlet által adott hiperbola érintőjének egyenlete:
,vagy ami ugyanaz,
.Az érintőegyenlet levezetése |
---|
Egy tetszőleges lapos egyenes érintőegyenlete a következő alakkal rendelkezik A hiperbola kanonikus egyenlete függvénypárként ábrázolható .Ekkor ezeknek a függvényeknek a származéka alakja .Ezt az egyenletet behelyettesítve az általános érintőegyenletbe, megkapjuk |
A normál és a hiperbola egyenlete a következőképpen alakul:
.A normálegyenlet levezetése |
---|
Egy tetszőleges sík egyenes normálisának egyenlete a következő formában van .A hiperbola kanonikus egyenlete függvénypárként ábrázolható .Ekkor ezeknek a függvényeknek a származéka alakja .Ha ezt az egyenletet behelyettesítjük a normál általános egyenletébe, azt kapjuk . |
A hiperbola görbületét minden pontjában ( x , y ) a következő kifejezés határozza meg:
.Ennek megfelelően a görbületi sugár alakja:
.Különösen az ( a , 0 ) pontban a görbületi sugár az
.A görbületi sugár képletének levezetése |
---|
A lapos vonal görbületi sugarának paraméteresen megadott képlete a következő: .A hiperbola parametrikus ábrázolását használjuk: Ekkor x és y t -re vonatkozó első deriváltja alakja ,a második származék pedig az Ha ezeket az értékeket behelyettesítjük a görbületi képletbe, a következőket kapjuk: . |
A görbületi középpontok koordinátáit egy egyenletpár adja meg:
Az utolsó egyenletrendszerbe behelyettesítve a hiperbola parametrikus ábrázolásából származó értékeket x és y helyett, egy egyenletpárt kapunk, amely egy új görbét határoz meg, amely a hiperbola görbületi középpontjaiból áll. Ezt a görbét a hiperbola evolúciójának nevezzük .
A hiperbola egy szinuszos spirál a .
Szótárak és enciklopédiák |
|
---|---|
Bibliográfiai katalógusokban |
Görbék | |||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Definíciók | |||||||||||||||||||
Átalakult | |||||||||||||||||||
Nem síkbeli | |||||||||||||||||||
Lapos algebrai |
| ||||||||||||||||||
Lapos transzcendentális |
| ||||||||||||||||||
fraktál |
|
Kúpos szakaszok | |
---|---|
Főbb típusok | |
Elfajzott | |
Az ellipszis speciális esete | Kör |
Geometriai konstrukció | |
Lásd még | Kúpos állandó |
Matematika • Geometria |