11.5: Hipérboles
Ao final desta seção, você poderá:
- Faça um gráfico de uma hipérbole com centro em(0,0)
- Faça um gráfico de uma hipérbole com centro em(h,k)
- Identifique seções cônicas por suas equações
Antes de começar, faça este teste de prontidão.
- Resolver:x2=12.
Se você perdeu esse problema, consulte o Exemplo 9.1. - Expandir:(x−4)2.
Se você perdeu esse problema, consulte o Exemplo 5.32. - Gráficoy=−23x.
Se você perdeu esse problema, consulte o Exemplo 3.4.
Faça um gráfico de uma hipérbola com o centro em(0,0)
A última seção cônica que examinaremos é chamada de hipérbole. Veremos que a equação de uma hipérbole parece a mesma de uma elipse, exceto que é uma diferença e não uma soma. Embora as equações de uma elipse e de uma hipérbole sejam muito semelhantes, seus gráficos são muito diferentes.
Definimos uma hipérbole como todos os pontos em um plano em que a diferença de suas distâncias de dois pontos fixos é constante. Cada um dos pontos fixos é chamado de foco da hipérbole.
Uma hipérbole são todos os pontos em um plano onde a diferença de suas distâncias de dois pontos fixos é constante. Cada um dos pontos fixos é chamado de foco da hipérbole.
A linha que passa pelos focos é chamada de eixo transversal. Os dois pontos em que o eixo transversal cruza a hipérbole são, cada um, um vértice da hipérbole. O ponto médio do segmento que une os focos é chamado de centro da hipérbole. A linha perpendicular ao eixo transversal que passa pelo centro é chamada de eixo conjugado. Cada pedaço do gráfico é chamado de ramo da hipérbole.
Novamente, nosso objetivo é conectar a geometria de uma cônica com a álgebra. Colocar a hipérbole em um sistema de coordenadas retangulares nos dá essa oportunidade. Na figura, colocamos a hipérbole de forma que((−c,0),(c,0)) os focos fiquem nox eixo -e o centro seja a origem.
A definição afirma que a diferença da distância entre os focos e um ponto(x,y) é constante. Então|d1−d2| é uma constante que chamaremos2a assim|d1−d2|=2a. Usaremos a fórmula da distância para nos levar a uma fórmula algébrica para uma elipse.
|d1−d2|=2a
Use a fórmula da distância para encontrard1,d2
|√(x−(−c))2+(y−0)2−√(x−c)2+(y−0)2|=2a
Elimine os radicais. Para simplificar a equação da elipse, deixamosc2−a2=b2.
x2a2+y2c2−a2=1
Então, a equação de uma hipérbole centrada na origem na forma padrão é:
x2a2−y2b2=1
Para representar graficamente a hipérbole, será útil conhecer as interceptações. Encontraremos osx -interceptos ey -interceptos usando a fórmula.
x-intercepta
Deixey=0.
x2a2−y2b2=1x2a2−02b2=1x2a2=1x2=a2x=±a
Asx interceptações -são(a,0)(−a,0) e.
y-intercepta
Deixex=0.
x2a2−y2b2=102a2−y2b2=1−y2b2=1y2=−b2y=±√−b2
Não háy interceptações.
Os\(a, b\) valores na equação também nos ajudam a encontrar as assíntotas da hipérbole. As assíntotas são linhas retas que se cruzam às quais os ramos do gráfico se aproximam, mas nunca se cruzam à medida que os\(x, y\) valores ficam cada vez maiores.
Para encontrar as assíntotas, esboçamos um retângulo cujos lados cruzam o eixo x nos vértices(−a,0),(a,0) e cruzamos oy eixo -em(0,−b),(0,b). As linhas que contêm as diagonais desse retângulo são as assíntotas da hipérbole. O retângulo e as assíntotas não fazem parte da hipérbole, mas nos ajudam a representar graficamente a hipérbole.
As assíntotas passam pela origem e podemos avaliar sua inclinação usando o retângulo que esboçamos. Eles têm equaçõesy=baxy=−bax e.
Existem duas equações para hipérboles, dependendo se o eixo transversal é vertical ou horizontal. Podemos dizer se o eixo transversal é horizontal observando a equação. Quando a equação está na forma padrão, se ox2 termo -for positivo, o eixo transversal é horizontal. Quando a equação está na forma padrão, se oy2 termo -for positivo, o eixo transversal é vertical.
As segundas equações podem ser derivadas de forma semelhante ao que fizemos. Vamos resumir os resultados aqui.
Forma padrão da equação: uma hipérbole com centro(0,0)
A forma padrão da equação de uma hipérbole com centro(0,0) é
x2a2−y2b2=1ouy2a2−x2b2=1
Observe que, diferentemente da equação de uma elipse, o denominador de nem semprex2 éa2 e o denominador de nem semprey2 éb2.
Observe que quando ox2 termo -é positivo, o eixo transversal está nox eixo -. Quando oy2 termo -é positivo, o eixo transversal está noy eixo -.
Formas padrão da equação: uma hipérbole com centro(0,0)
x2a2−y2b2=1 | y2a2−x2b2=1 | |
---|---|---|
Orientação | \ (\ frac {x^ {2}} {a^ {2}} -\ frac {y^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">Eixo transversal nox eixo. Abre à esquerda e à direita |
\ (\ frac {y^ {2}} {a^ {2}} -\ frac {x^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">Eixo transversal noy eixo. Abre para cima e para baixo |
Vértices | \ (\ frac {x^ {2}} {a^ {2}} -\ frac {y^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">(−a,0),(a,0) | \ (\ frac {y^ {2}} {a^ {2}} -\ frac {x^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">(0,−a),(0,a) |
x-intercepta | \ (\ frac {x^ {2}} {a^ {2}} -\ frac {y^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">(−a,0),(a,0) | \ (\ frac {y^ {2}} {a^ {2}} -\ frac {x^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">nenhum |
y-intercepta | \ (\ frac {x^ {2}} {a^ {2}} -\ frac {y^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">nenhum | \ (\ frac {y^ {2}} {a^ {2}} -\ frac {x^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">(0,−a),(0,a) |
Retângulo | \ (\ frac {x^ {2}} {a^ {2}} -\ frac {y^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">Usar(±a,0)(0,±b) | \ (\ frac {y^ {2}} {a^ {2}} -\ frac {x^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">Usar(0,±a)(±b,0) |
Assíntotas | \ (\ frac {x^ {2}} {a^ {2}} -\ frac {y^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">y=bax,y=−bax | \ (\ frac {y^ {2}} {a^ {2}} -\ frac {x^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">y=abx,y=−abx |
Usaremos essas propriedades para representar graficamente hipérboles.
Gráficox225−y24=1.
Solução:
Etapa 1: Escreva a equação no formato padrão. | A equação está na forma padrão. | x225−y24=1 |
Etapa 2: Determine se o eixo transversal é horizontal ou vertical. | Como ox2 termo -é positivo, o eixo transversal é horizontal. | O eixo transversal é horizontal. |
Etapa 3: Encontre os vértices. | Desdea2=25 entãoa=±5. Os vértices estão nox eixo -. | (−5,0),(5,0) |
Etapa 4: Desenhe o retângulo centrado na interseção de origem, um eixo em±a e outro em±b. |
Desde entãoa=±5, o retângulo cruzará ox eixo -nos vértices. Desde entãob=±2, o retângulo cruzará oy eixo -em(0,−2)(0,2) e. |
![]() |
Etapa 5: esboce as assíntotas — as linhas nas diagonais do retângulo. |
As assíntotas têm as equaçõesy=52x,y=−52x. | ![]() |
Etapa 6: Desenhe os dois ramos da hipérbole. | Comece em cada vértice e use as assíntotas como guia. | ![]() |
Gráficox216−y24=1.
- Responda
-
Figura 11.4.9
Gráficox29−y216=1.
- Responda
-
Figura 11.4.10
Resumimos as etapas para referência.
Faça um gráfico de uma hipérbole centrada em(0,0)
- Escreva a equação na forma padrão.
- Determine se o eixo transversal é horizontal ou vertical.
- Encontre os vértices.
- Desenhe o retângulo centrado na origem cruzando um eixo em±a e o outro em±b.
- Desenhe as assíntotas — as linhas nas diagonais do retângulo.
- Desenhe os dois ramos da hipérbole.
Às vezes, a equação de uma hipérbole precisa ser colocada primeiro na forma padrão antes de representá-la graficamente.
Gráfico4y2−16x2=64.
Solução:
4y2−16x2=64 | |
Para escrever a equação na forma padrão, divida cada termo por64 para que a equação seja igual1 a. | 4y264−16x264=6464 |
Simplifique. | y216−x24=1 |
Como oy2 termo -é positivo, o eixo transversal é vertical. Desdea2=16 entãoa=±4. | |
Os vértices estão noy eixo -,(0,−a),(0,a). Desdeb2=4 entãob=±2. | (0,−4),(0,4) |
Desenhe o retângulo que cruza ox eixo -em(−2,0),(2,0) e oy eixo -nos vértices. Desenhe as assíntotas nas diagonais do retângulo. Desenhe os dois ramos da hipérbole. | ![]() |
Gráfico4y2−25x2=100.
- Responda
-
Figura 11.4.12
Gráfico25y2−9x2=225.
- Responda
-
Figura 11.4.13
Faça um gráfico de uma hipérbola com o centro em(h,k)
As hipérboles nem sempre estão centradas na origem. Quando uma hipérbole está centrada nas equações,(h,k) as equações mudam um pouco conforme refletido na tabela.
Formas padrão da equação: uma hipérbole com centro(h,k)
(x−h)2a2−(y−k)2b2=1 | (y−k)2a2−(x−h)2b2=1 | |
---|---|---|
Orientação | \ (\ frac {(x-h) ^ {2}} {a^ {2}} -\ frac {(y-k) ^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">O eixo transversal é horizontal. Abre à esquerda e à direita | \ (\ frac {(y-k) ^ {2}} {a^ {2}} -\ frac {(x-h) ^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">O eixo transversal é vertical. Abre para cima e para baixo |
Centro | \ (\ frac {(x-h) ^ {2}} {a^ {2}} -\ frac {(y-k) ^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">(h,k) | \ (\ frac {(y-k) ^ {2}} {a^ {2}} -\ frac {(x-h) ^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">(h,k) |
Vértices | \ (\ frac {(x-h) ^ {2}} {a^ {2}} -\ frac {(y-k) ^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">a unidades à esquerda e à direita do centro | \ (\ frac {(y-k) ^ {2}} {a^ {2}} -\ frac {(x-h) ^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">a unidades acima e abaixo do centro |
Retângulo | \ (\ frac {(x-h) ^ {2}} {a^ {2}} -\ frac {(y-k) ^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">Usea unidades à esquerda/direita dasb unidades centrais acima/abaixo do centro | \ (\ frac {(y-k) ^ {2}} {a^ {2}} -\ frac {(x-h) ^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">Usea unidades acima/abaixo dasb unidades centrais à esquerda/direita do centro |
Gráfico(x−1)29−(y−2)216=1
Solução:
Etapa 1: Escreva a equação no formato padrão. | A equação está na forma padrão. | (x−1)29−(y−2)216=1 |
Etapa 2: Determine se o eixo transversal é horizontal ou vertical. | Como ox2 termo -é positivo, a hipérbole se abre para a esquerda e para a direita. | O eixo transversal é horizontal. A hipérbole se abre à esquerda e à direita. |
Etapa 3: Encontre o centroa,b e. | h=1ek=2 a2=9 b2=16 |
(x−hx−1)29−(y−ky−2)216=1 Centro:(1,2) a=3 b=4 |
Etapa 4: Desenhe o retângulo centrado no(h,k) usoa,b. |
Marque o centro,(1,2). Desenhe o retângulo que passa pelas3 unidades de pontos à esquerda/direita do centro e4 unidades acima e abaixo do centro. |
![]() |
Etapa 5: esboce as assíntotas — as linhas nas diagonais do retângulo. Marque os vértices. | Esboce as diagonais. Marque os vértices, que estão nas3 unidades do retângulo à esquerda e à direita do centro. | ![]() |
Etapa 6: Desenhe os dois ramos da hipérbole. | Comece em cada vértice e use as assíntotas como guia. | ![]() |
Gráfico(x−3)225−(y−1)29=1.
- Responda
-
Figura 11.4.17
Gráfico(x−2)24−(y−2)29=1.
- Responda
-
Figura 11.4.18
Resumimos as etapas para facilitar a referência.
Faça um gráfico de uma hipérbole centrada em(h,k)
- Escreva a equação na forma padrão.
- Determine se o eixo transversal é horizontal ou vertical.
- Encontre o centroa,b e.
- Desenhe o retângulo centrado em(h,k) usara,b.
- Desenhe as assíntotas — as linhas nas diagonais do retângulo. Marque os vértices.
- Desenhe os dois ramos da hipérbole.
Tenha cuidado ao identificar o centro. A equação padrão temx−h ey−k com o centro como(h,k).
Gráfico(y+2)29−(x+1)24=1.
Solução:
![]() |
|
Como oy2 termo -é positivo, a hipérbole se abre para cima e para baixo. | ![]() |
Encontre o centro,(h,k). | Centro:(−1,−2) |
Encontrea,b. | a=3b=2 |
Desenhe o retângulo que passa pelas3 unidades de pontos acima e abaixo do centro e 2 unidades à esquerda/direita do centro. Desenhe as assíntotas — as linhas nas diagonais do retângulo. Marque os vértices. Faça um gráfico dos galhos. |
![]() |
Gráfico(y+3)216−(x+2)29=1.
- Responda
-
Figura 11.4.22
Gráfico(y+2)29−(x+2)29=1.
- Responda
-
Figura 11.4.23
Novamente, às vezes temos que colocar a equação na forma padrão como nosso primeiro passo.
Escreva a equação em formato padrão e gráfico4x2−9y2−24x−36y−36=0.
Solução:
![]() |
|
Para chegar ao formulário padrão, preencha os quadrados. | ![]() |
![]() |
|
![]() |
|
Divida cada termo por36 para que a constante seja1. | ![]() |
![]() |
|
Como ox2 termo -é positivo, a hipérbole se abre para a esquerda e para a direita. | |
Encontre o centro,(h,k). | Centro:(3,−2) |
Encontrea,b. |
a=3 b=4 |
Desenhe o retângulo que passa pelas3 unidades de pontos à esquerda/direita do centro e2 unidades acima e abaixo do centro. Desenhe as assíntotas — as linhas nas diagonais do retângulo. Marque os vértices. Faça um gráfico dos galhos. |
![]() |
- Escreva a equação na forma padrão e
- Gráfico9x2−16y2+18x+64y−199=0.
- Responda
-
- (x+1)216−(y−2)29=1
Figura 11.4.31
- Escreva a equação na forma padrão e
- Gráfico16x2−25y2+96x−50y−281=0.
- Responda
-
- (x+3)225−(y+1)216=1
Figura 11.4.32
Identifique seções cônicas por suas equações
Agora que concluímos nosso estudo das seções cônicas, examinaremos as diferentes equações e reconheceremos algumas maneiras de identificar uma cônica por sua equação. Quando recebemos uma equação para representar graficamente, é útil identificar a cônica para que saibamos quais os próximos passos a serem dados.
Para identificar uma cônica a partir de sua equação, é mais fácil colocar os termos variáveis em um lado da equação e as constantes no outro.
Cônico | Características dex2 - ey2 -termos | Exemplo |
---|---|---|
Parábola | \ (x^ {2}\) - ey2 -terms">OUx2 OUy2. Somente uma variável é quadrada. | x=3y2−2y+1 |
Círculo | \ (x^ {2}\) - ey2 -terms">x2 - ey2 - termos têm os mesmos coeficientes. | x2+y2=49 |
Elipse | \ (x^ {2}\) - ey2 -terms">x2 - ey2 - termos têm o mesmo sinal, coeficientes diferentes. | 4x2+25y2=100 |
Hyperbole | \ (x^ {2}\) - ey2 -terms">x2y2 - e - termos têm sinais diferentes, coeficientes diferentes. | 25y2−4x2=100 |
Identifique o gráfico de cada equação como um círculo, parábola, elipse ou hipérbole.
- 9x2+4y2+56y+160=0
- 9x2−16y2+18x+64y−199=0
- x2+y2−6x−8y=0
- y=−2x2−4x−5
Solução:
a. Osy2 termosx2 - e -têm o mesmo sinal e coeficientes diferentes.
9x2+4y2+56y+160=0
Elipse
b. Osy2 termosx2 - e -têm sinais e coeficientes diferentes.
9x2−16y2+18x+64y−199=0
Hyperbole
c. Osy2 termosx2 - e -têm os mesmos coeficientes.
x2+y2−6x−8y=0
Círculo
d. Somente uma variável,x, é quadrada.
y=−2x2−4x−5
Parábola
Identifique o gráfico de cada equação como um círculo, parábola, elipse ou hipérbole.
- x2+y2−8x−6y=0
- 4x2+25y2=100
- y=6x2+2x−1
- 16y2−9x2=144
- Responda
-
- Círculo
- Elipse
- Parábola
- Hyperbole
Identifique o gráfico de cada equação como um círculo, parábola, elipse ou hipérbole.
- 16x2+9y2=144
- y=2x2+4x+6
- x2+y2+2x+6y+9=0
- 4x2−16y2=64
- Responda
-
- Elipse
- Parábola
- Círculo
- Hyperbole
Acesse esses recursos on-line para obter instruções adicionais e praticar com hipérboles.
- Faça um gráfico de uma hipérbole com o centro na origem
- Faça um gráfico de uma hipérbole com o centro não na origem
- Faça um gráfico de uma hipérbole em forma geral
- Identificação de seções cônicas em formato geral
Conceitos-chave
- Hipérbole: Uma hipérbole são todos os pontos em um plano em que a diferença de suas distâncias de dois pontos fixos é constante.

- Cada um dos pontos fixos é chamado de foco da hipérbole.
A linha que passa pelos focos é chamada de eixo transversal.
Os dois pontos em que o eixo transversal cruza a hipérbole são, cada um, um vértice da hipérbole.
O ponto médio do segmento que une os focos é chamado de centro da hipérbole.
A linha perpendicular ao eixo transversal que passa pelo centro é chamada de eixo conjugado.
Cada pedaço do gráfico é chamado de ramo da hipérbole.
Figura 11.4.2
Formas padrão da equação: uma hipérbole com centro(0,0)
x2a2−y2b2=1 | y2a2−x2b2=1 | |
---|---|---|
Orientação | \ (\ frac {x^ {2}} {a^ {2}} -\ frac {y^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">Eixo transversal nox eixo. Abre à esquerda e à direita |
\ (\ frac {y^ {2}} {a^ {2}} -\ frac {x^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">Eixo transversal noy eixo. Abre para cima e para baixo |
Vértices | \ (\ frac {x^ {2}} {a^ {2}} -\ frac {y^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">(−a,0),(a,0) | \ (\ frac {y^ {2}} {a^ {2}} -\ frac {x^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">(0,−a),(0,a) |
x-intercepta | \ (\ frac {x^ {2}} {a^ {2}} -\ frac {y^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">(−a,0),(a,0) | \ (\ frac {y^ {2}} {a^ {2}} -\ frac {x^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">nenhum |
y-intercepta | \ (\ frac {x^ {2}} {a^ {2}} -\ frac {y^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">nenhum | \ (\ frac {y^ {2}} {a^ {2}} -\ frac {x^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">(0,−a),(0,a) |
Retângulo | \ (\ frac {x^ {2}} {a^ {2}} -\ frac {y^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">Usar(±a,0)(0,±b) | \ (\ frac {y^ {2}} {a^ {2}} -\ frac {x^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">Usar(0,±a)(±b,0) |
Assíntotas | \ (\ frac {x^ {2}} {a^ {2}} -\ frac {y^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">y=bax,y=−bax | \ (\ frac {y^ {2}} {a^ {2}} -\ frac {x^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">y=abx,y=−abx |
- Como representar graficamente uma hipérbole centrada em(0,0).
- Escreva a equação na forma padrão.
- Determine se o eixo transversal é horizontal ou vertical.
- Encontre os vértices.
- Desenhe o retângulo centrado na origem cruzando um eixo em±a e o outro em±b.
- Desenhe as assíntotas — as linhas nas diagonais do retângulo.
- Desenhe os dois ramos da hipérbole.
Formas padrão da equação: uma hipérbole com centro(h,k)
(x−h)2a2−(y−k)2b2=1 | (y−k)2a2−(x−h)2b2=1 | |
---|---|---|
Orientação | \ (\ frac {(x-h) ^ {2}} {a^ {2}} -\ frac {(y-k) ^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">O eixo transversal é horizontal. Abre à esquerda e à direita | \ (\ frac {(y-k) ^ {2}} {a^ {2}} -\ frac {(x-h) ^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">O eixo transversal é vertical. Abre para cima e para baixo |
Centro | \ (\ frac {(x-h) ^ {2}} {a^ {2}} -\ frac {(y-k) ^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">(h,k) | \ (\ frac {(y-k) ^ {2}} {a^ {2}} -\ frac {(x-h) ^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">(h,k) |
Vértices | \ (\ frac {(x-h) ^ {2}} {a^ {2}} -\ frac {(y-k) ^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">a unidades à esquerda e à direita do centro | \ (\ frac {(y-k) ^ {2}} {a^ {2}} -\ frac {(x-h) ^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">a unidades acima e abaixo do centro |
Retângulo | \ (\ frac {(x-h) ^ {2}} {a^ {2}} -\ frac {(y-k) ^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">Usea unidades à esquerda/direita dasb unidades centrais acima/abaixo do centro | \ (\ frac {(y-k) ^ {2}} {a^ {2}} -\ frac {(x-h) ^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">Usea unidades acima/abaixo dasb unidades centrais à esquerda/direita do centro |
- Como representar graficamente uma hipérbole centrada em(h,k).
- Escreva a equação na forma padrão.
- Determine se o eixo transversal é horizontal ou vertical.
- Encontre o centroa,b e.
- Desenhe o retângulo centrado em(h,k) usara,b.
- Desenhe as assíntotas — as linhas nas diagonais do retângulo. Marque os vértices.
- Desenhe os dois ramos da hipérbole.
Cônico | Características dex2 - ey2 -termos | Exemplo |
---|---|---|
Parábola | \ (x^ {2}\) - ey2 -terms">OUx2 OUy2. Somente uma variável é quadrada. | x=3y2−2y+1 |
Círculo | \ (x^ {2}\) - ey2 -terms">x2 - ey2 - termos têm os mesmos coeficientes. | x2+y2=49 |
Elipse | \ (x^ {2}\) - ey2 -terms">x2 - ey2 - termos têm o mesmo sinal, coeficientes diferentes. | 4x2+25y2=100 |
Hyperbole | \ (x^ {2}\) - ey2 -terms">x2y2 - e - termos têm sinais diferentes, coeficientes diferentes. | 25y2−4x2=100 |
Glossário
- hipérbole
- Uma hipérbole é definida como todos os pontos em um plano em que a diferença de suas distâncias de dois pontos fixos é constante.