10.4: Mzunguko wa Axes
- Kutambua sehemu nondegenerate conic kutokana na equations yao ya jumla fomu.
- Tumia mzunguko wa axes formula.
- Andika equations ya conics kuzungushwa katika fomu ya kawaida.
- Tambua conics bila axes zinazozunguka.
Kama tulivyoona, sehemu conic ni sumu wakati ndege intersects mbili kulia mviringo mbegu iliyokaa ncha kwa ncha na kupanua kubwa mbali katika pande kinyume, ambayo sisi pia wito koni. Njia ambayo sisi hupiga koni itaamua aina ya sehemu ya conic iliyoundwa katika makutano. Mduara hutengenezwa kwa kupiga koni na ndege perpendicular kwa mhimili wa ulinganifu wa koni. Ellipse hutengenezwa kwa kupiga koni moja na ndege iliyopandwa sio perpendicular kwa mhimili wa ulinganifu. Parabola hutengenezwa kwa kupiga ndege kwa njia ya juu au chini ya koni mbili, wakati hyperbola hutengenezwa wakati ndege inapiga vipande juu na chini ya koni (Kielelezo10.4.1).
Kielelezo10.4.1: sehemu nondegenerate conic
Ellipses, miduara, hyperbolas, na parabolas wakati mwingine huitwa sehemu za conic zisizo na degenerate, kinyume na sehemu za conic zilizoharibika, ambazo zinaonyeshwa kwenye Mchoro10.4.2. matokeo degenerate conic wakati ndege intersects koni mara mbili na hupita kupitia kilele. Kulingana na angle ya ndege, aina tatu za sehemu za conic zilizoharibika zinawezekana: hatua, mstari, au mistari miwili ya kuingiliana.
Kielelezo10.4.2: Sehemu za conic zilizoharibika
Kutambua Conics Nondegenerate katika Fomu ya jumla
Katika sehemu zilizopita za sura hii, tuna ililenga equations fomu ya kawaida kwa sehemu nondegenerate conic. Katika sehemu hii, sisi kuhama lengo letu kwa jumla fomu equation, ambayo inaweza kutumika kwa ajili ya conic yoyote. Fomu ya jumla imewekwa sawa na sifuri, na maneno na coefficients hutolewa kwa utaratibu fulani, kama inavyoonyeshwa hapa chini.
Ax2+Bxy+Cy2+Dx+Ey+F=0
ambapoA,B, naC si wote sifuri. Tunaweza kutumia maadili ya coefficients kutambua aina gani conic inawakilishwa na equation iliyotolewa.
Unaweza kugundua kwamba jumla fomu equation inaxy neno kwamba sisi si kuona katika yoyote ya equations kiwango fomu. Kama tutakavyojadili baadaye,xy neno huzunguka conic wakati wowoteB si sawa na sifuri.
Sehemu za Conic | Mfano |
---|---|
duaradufu | 4x2+9y2=1 |
mduara | 4x2+4y2=1 |
hyperbola | 4x2−9y2=1 |
parabola | 4x2=9yau4y2=9x |
mstari mmoja | 4x+9y=1 |
mistari ya kuingiliana | (x−4)(y+4)=0 |
mistari sambamba | (x−4)(x−9)=0 |
uhakika | 4x2+4y2=0 |
hakuna grafu | 4x2+4y2=−1 |
Sehemu ya conic ina fomu ya jumla
Ax2+Bxy+Cy2+Dx+Ey+F=0
ambapoA,B, naC si wote sifuri. Jedwali10.4.2 muhtasari sehemu tofauti conic ambapoB=0,A naC ni nonzero namba halisi. Hii inaonyesha kwamba conic haijawahi kuzungushwa.
duaradufu | Ax2+Cy2+Dx+Ey+F=0,A≠C naAC>0 |
---|---|
mduara | Ax2+Cy2+Dx+Ey+F=0,A=C |
hyperbola | Ax2−Cy2+Dx+Ey+F=0au−Ax2+Cy2+Dx+Ey+F=0, wapiA naC ni chanya |
parabola | Ax2+Dx+Ey+F=0auCy2+Dx+Ey+F=0 |
- Andika upya equation kwa fomu ya jumla (Equation\ ref {gen}),Ax2+Bxy+Cy2+Dx+Ey+F=0
- Tambua maadili yaA naC kutoka kwa fomu ya jumla.
- IkiwaA naC sio sifuri, uwe na ishara sawa, na si sawa kwa kila mmoja, basi grafu inaweza kuwa duaradufu.
- IkiwaA naC ni sawa na isiyo na sifuri na kuwa na ishara sawa, basi grafu inaweza kuwa mduara.
- IkiwaA naC sio zero na zina ishara tofauti, basi grafu inaweza kuwa hyperbola.
- Ikiwa amaA auC ni sifuri, basi grafu inaweza kuwa parabola.
IkiwaB=0, sehemu ya conic itakuwa na axes wima na/au usawa. IkiwaB haifai 0, kama inavyoonyeshwa hapo chini, sehemu ya conic imezungushwa. Angalia maneno “inaweza kuwa” katika ufafanuzi. Hiyo ni kwa sababu equation inaweza kuwakilisha sehemu conic kabisa, kulingana na maadili yaAB,C,D,E, naF. Kwa mfano, kesi iliyoharibika ya mduara au ellipse ni hatua:
Ax2+By2=0,
wakatiA naB kuwa na ishara hiyo.
Kesi iliyoharibika ya hyperbola ni mistari miwili ya moja kwa moja:Ax2+By2=0, wakatiA naB kuwa na ishara tofauti.
Kwa upande mwingine, equationAx2+By2+1=0, wakatiA naB ni chanya haina kuwakilisha grafu wakati wote, kwa kuwa hakuna halisi awali jozi ambayo kukidhi yake.
Tambua grafu ya kila sehemu zifuatazo za nondegenerate za conic.
- 4x2−9y2+36x+36y−125=0
- 9y2+16x+36y−10=0
- 3x2+3y2−2x−6y−4=0
- −25x2−4y2+100x+16y+20=0
Suluhisho
- Kuandika upya fomu ya jumla (Equation\ ref {gen}), tunaAx2+Bxy+Cy2+Dx+Ey+F=04x2+0xy+(−9)y2+36x+36y+(−125)=0A=4 naC=−9, hivyo tunaona hiloA naC kuwa na ishara tofauti. Grafu ya equation hii ni hyperbola.
- Kuandika upya fomu ya jumla (Equation\ ref {gen}), tunaAx2+Bxy+Cy2+Dx+Ey+F=00x2+0xy+9y2+16x+36y+(−10)=0A=0 naC=9. Tunaweza kuamua kwamba equation ni parabola, tanguA ni sifuri.
- Kuandika upya fomu ya jumla (Equation\ ref {gen}), tunaAx2+Bxy+Cy2+Dx+Ey+F=03x2+0xy+3y2+(−2)x+(−6)y+(−4)=0A=3 naC=3. Kwa sababuA=C, grafu ya equation hii ni mduara.
- Kuandika upya fomu ya jumla (Equation\ ref {gen}), tunaAx2+Bxy+Cy2+Dx+Ey+F=0(−25)x2+0xy+(−4)y2+100x+16y+20=0A=−25 naC=−4. Kwa sababuAC>0 naA≠C, grafu ya equation hii ni duaradufu.
Tambua grafu ya kila sehemu zifuatazo za nondegenerate za conic.
- 16y2−x2+x−4y−9=0
- 16x2+4y2+16x+49y−81=0
- Jibu
-
hyperbola
- Jibu b
-
duaradufu
Kutafuta Uwakilishi Mpya wa Ulinganisho uliotolewa baada ya Kupokezana kupitia Angle iliyotolewa
Hadi sasa, tumeangalia usawa wa sehemu za conic bilaxy muda, ambayo inaunganisha grafu na x - na y -axes. Tunapoongezaxy neno, tunazunguka conic kuhusu asili. Ikiwa x - na y -axes huzungushwa kupitia pembe, semaθ, basi kila hatua kwenye ndege inaweza kufikiriwa kuwa na uwakilishi wawili:(x,y) kwenye ndege ya Cartesian na x -axis ya awali na y -axis, na(x′,y′) kwenye ndege mpya inavyoelezwa na axes mpya, zinazozungushwa, inayoitwa x' -axis na y-axis (Kielelezo10.4.3).
Kielelezo10.4.3: Grafu ya ellipse iliyozungushwax2+y2–xy–15=0
Tutapata uhusiano katix nay kwenye ndege ya Cartesianx′ nay′ kwenye ndege mpya iliyozungushwa (Kielelezo10.4.4).
Kielelezo10.4.4: Ndege ya Cartesian nax - nay -axes nax′ kusababisha - nay′ -axes zinazoundwa na mzunguko kwa angleθ.
Ya awali ya kuratibu x - na y -axes ina vectors kitengoˆi naˆj. Axes ya kuratibu iliyozunguka ina vectorsˆi′ kitengoˆj′ na.Angleθ inajulikana kama angle ya mzunguko (Kielelezo10.4.5). Tunaweza kuandika vectors mpya ya kitengo kulingana na wale wa awali.
ˆi′=cosθˆi+sinθˆj
ˆj′=−sinθˆi+cosθˆj
Kielelezo10.4.5: Uhusiano kati ya ndege za zamani na mpya za kuratibu.
Fikiria vector→u katika ndege mpya ya kuratibu. Inaweza kuwakilishwa kwa suala la axes zake za kuratibu.
→u=x′i′+y′j′=x′(icosθ+jsinθ)+y′(−isinθ+jcosθ)Substitute.=ix′cosθ+jx′sinθ−iy′sinθ+jy′cosθDistribute.=ix′cosθ−iy′sinθ+jx′sinθ+jy′cosθApply commutative property.=(x′cosθ−y′sinθ)i+(x′sinθ+y′cosθ)jFactor by grouping.
Kwa sababu→u=x′i′+y′j′, tuna uwakilishi wax nay katika suala la mfumo mpya wa kuratibu.
x=x′cosθ−y′sinθ
na
y=x′sinθ+y′cosθ
Ikiwa hatua(x,y) kwenye ndege ya Cartesian inawakilishwa kwenye ndege mpya ya kuratibu ambapo shoka za mzunguko zinaundwa kwa kupokezana angleθ kutoka kwa mhimili mzuri wa x, basi kuratibu za uhakika kuhusiana na shoka mpya ni(x′,y′). Tunaweza kutumia equations zifuatazo za mzunguko kufafanua uhusiano kati(x,y) na(x′,y′):
x=x′cosθ−y′sinθ
na
y=x′sinθ+y′cosθ
- Kupatax nay wapix=x′cosθ−y′sinθ nay=x′sinθ+y′cosθ.
- Badilisha maneno kwax nay ndani ya equation iliyotolewa, kisha kurahisisha.
- Andika equationsx′ nay′ kwa fomu ya kawaida.
Kupata uwakilishi mpya wa equation2x2−xy+2y2−30=0 baada kupokezana kwa njia ya angle ya\theta=45°.
Suluhisho
Kupatax nay, wapix=x^\prime \cos \theta−y^\prime \sin \theta nay=x^\prime \sin \theta+y^\prime \cos \theta.
Kwa sababu\theta=45°,
\begin{align*} x &= x^\prime \cos(45°)−y^\prime \sin(45°) \\[4pt] x &= x^\prime \left(\dfrac{1}{\sqrt{2}}\right)−y^\prime \left(\dfrac{1}{\sqrt{2}}\right) \\[4pt] x &=\dfrac{x^\prime −y^\prime }{\sqrt{2}} \end{align*}
na
\begin{align*} y &= x^\prime \sin(45°)+y^\prime \cos(45°) \\[4pt] y &= x^\prime \left(\dfrac{1}{\sqrt{2}}\right) + y^\prime \left(\dfrac{1}{\sqrt{2}}\right) \\[4pt] y &= \dfrac{x^\prime +y^\prime }{\sqrt{2}} \end{align*}
Mbadalax=x^\prime \cos\theta−y^\prime \sin\theta nay=x^\prime \sin \theta+y^\prime \cos \theta ndani ya2x^2−xy+2y^2−30=0.
2{\left(\dfrac{x^\prime −y^\prime }{\sqrt{2}}\right)}^2−\left(\dfrac{x^\prime −y^\prime }{\sqrt{2}}\right)\left(\dfrac{x^\prime +y^\prime }{\sqrt{2}}\right)+2{\left(\dfrac{x^\prime +y^\prime }{\sqrt{2}}\right)}^2−30=0
Kurahisisha.
\begin{array}{rl} 2\dfrac{(x^\prime−y^\prime )(x^\prime −y^\prime )}{2}−\dfrac{(x^\prime −y^\prime )(x^\prime +y^\prime )}{2}+2\dfrac{(x^\prime +y^\prime )(x^\prime +y^\prime )}{2}−30=0 & \text{FOIL method} \\[4pt] {x^\prime }^2−2x^\prime y^\prime +{y^\prime }^2−\dfrac{({x^\prime }^2−{y^\prime }^2)}{2}+{x^\prime }^2+2x^\prime y^\prime +{y^\prime }^2−30=0 & \text{Combine like terms.} \\[4pt] 2{x^\prime }^2+2{y^\prime }^2−\dfrac{({x^\prime }^2−{y^\prime }^2)}{2}=30 & \text{Combine like terms.} \\[4pt] 2(2{x^\prime }^2+2{y^\prime }^2−\dfrac{({x^\prime }^2−{y^\prime }^2)}{2})=2(30) & \text{Multiply both sides by 2.} \\[4pt] 4{x^\prime }^2+4{y^\prime }^2−({x^\prime }^2−{y^\prime }^2)=60 & \text{Simplify. } \\[4pt] 4{x^\prime }^2+4{y^\prime }^2−{x^\prime }^2+{y^\prime }2=60 & \text{Distribute.} \\[4pt] \dfrac{3{x^\prime }^2}{60}+\dfrac{5{y^\prime }^2}{60}=\dfrac{60}{60} & \text{Set equal to 1.} \end{array}
Andika equationsx^\prime nay^\prime katika fomu ya kawaida.
\dfrac{{x^\prime }^2}{20}+\dfrac{{y^\prime}^2}{12}=1 \nonumber
Equation hii ni duaradufu. Kielelezo\PageIndex{6} kinaonyesha grafu.
Kielelezo\PageIndex{6}
Kuandika Ulinganisho wa Conics iliyozunguka katika Fomu ya Standard
Sasa kwa kuwa tunaweza kupata fomu ya kawaida ya conic wakati tunapewa angle ya mzunguko, tutajifunza jinsi ya kubadilisha equation ya conic iliyotolewa katika fomuAx^2+Bxy+Cy^2+Dx+Ey+F=0 katika fomu ya kawaida kwa kupokezana shoka. Ili kufanya hivyo, tutaandika upya fomu ya jumla kama equation katika mfumox^\prime nay^\prime kuratibu bilax^\prime y^\prime muda, kwa kupokezana shoka kwa kipimo cha\theta kwamba satisfies
\cot(2\theta)=\dfrac{A−C}{B}
Tumejifunza tayari kwamba conic yoyote inaweza kuwakilishwa na equation shahada ya pili
Ax^2+Bxy+Cy^2+Dx+Ey+F=0
ambapoA,B, naC si wote sifuri. Hata hivyo, kamaB≠0, basi tunaxy muda kwamba kuzuia sisi kuandika upya equation katika hali ya kiwango. Ili kuondokana na hilo, tunaweza kugeuza axes kwa angle ya papo hapo\theta ambapo\cot(2\theta)=\dfrac{A−C}{B}.
- Kama\cot(2\theta)>0, basi2\theta ni katika roboduara ya kwanza, na\theta ni kati ya(0°,45°).
- Kama\cot(2\theta)<0, basi2\theta ni katika roboduara ya pili, na\theta ni kati ya(45°,90°).
- IkiwaA=C, basi\theta=45°.
- Kupata\cot(2\theta).
- Kupata\sin \theta na\cos \theta.
- Mbadala\sin \theta na\cos \theta ndanix=x^\prime \cos \theta−y^\prime \sin \theta nay=x^\prime \sin \theta+y^\prime \cos \theta.
- Badilisha usemi kwax nay ndani ya equation iliyotolewa, na kisha kurahisisha.
- Andika equationsx^\prime nay^\prime katika fomu ya kawaida kwa heshima na axes kuzungushwa.
Andika upya equation8x^2−12xy+17y^2=20 katikax^\prime y^\prime mfumo bilax^\prime y^\prime muda.
Suluhisho
Kwanza, tunapata\cot(2\theta).
8x^2−12xy+17y^2=20\rightarrow A=8,B=−12 naC=17
Kielelezo\PageIndex{7}
Kutoka Kielelezo\PageIndex{7}:
\begin{align*} \cot(2\theta) &=\dfrac{A−C}{B}=\dfrac{8−17}{−12} \\[4pt] & =\dfrac{−9}{−12}=\dfrac{3}{4} \end{align*}
\cot(2\theta)=\dfrac{3}{4}=\dfrac{\text{adjacent}}{\text{opposite}}
Hivyo hypotenuse ni
\begin{align*} 3^2+4^2 &=h^2 \\[4pt] 9+16 &=h^2 \\[4pt] 25&=h^2 \\[4pt] h&=5 \end{align*}
Kisha, tunapata\sin \theta na\cos \theta.
\begin{align*} \sin \theta &=\sqrt{\dfrac{1−\cos(2\theta)}{2}}=\sqrt{\dfrac{1−\dfrac{3}{5}}{2}}=\sqrt{\dfrac{\dfrac{5}{5}−\dfrac{3}{5}}{2}}=\sqrt{\dfrac{5−3}{5}⋅\dfrac{1}{2}}=\sqrt{\dfrac{2}{10}}=\sqrt{\dfrac{1}{5}} \\ \sin \theta &= \dfrac{1}{\sqrt{5}} \\ \cos \theta &= \sqrt{\dfrac{1+\cos(2\theta)}{2}}=\sqrt{\dfrac{1+\dfrac{3}{5}}{2}}=\sqrt{\dfrac{\dfrac{5}{5}+\dfrac{3}{5}}{2}}=\sqrt{\dfrac{5+3}{5}⋅\dfrac{1}{2}}=\sqrt{\dfrac{8}{10}}=\sqrt{\dfrac{4}{5}} \\ \cos \theta &= \dfrac{2}{\sqrt{5}} \end{align*}
Badilisha maadili ya\sin \theta na\cos \theta ndanix=x^\prime \cos \theta−y^\prime \sin \theta nay=x^\prime \sin \theta+y^\prime \cos \theta.
\begin{align*} x &=x'\cos \theta−y^\prime \sin \theta \\[4pt] &=x^\prime \left(\dfrac{2}{\sqrt{5}}\right)−y^\prime \left(\dfrac{1}{\sqrt{5}}\right) \\[4pt] &=\dfrac{2x^\prime −y^\prime }{\sqrt{5}} \end{align*}
na
\begin{align*} y&=x^\prime \sin \theta+y^\prime \cos \theta \\[4pt] &=x^\prime \left(\dfrac{1}{\sqrt{5}}\right)+y^\prime \left(\dfrac{2}{\sqrt{5}}\right) \\[4pt] &=\dfrac{x^\prime +2y^\prime }{\sqrt{5}} \end{align*}
Badilisha maneno kwax nay ndani ya equation iliyotolewa, na kisha kurahisisha.
\begin{align*} 8{\left(\dfrac{2x^\prime −y^\prime }{\sqrt{5}}\right)}^2−12\left(\dfrac{2x^\prime −y^\prime }{\sqrt{5}}\right)\left(\dfrac{x^\prime +2y^\prime }{\sqrt{5}}\right)+17{\left(\dfrac{x^\prime +2y^\prime }{\sqrt{5}}\right)}^2&=20 \\[4pt] 8\left(\dfrac{(2x^\prime −y^\prime )(2x^\prime −y^\prime )}{5}\right)−12\left(\dfrac{(2x^\prime −y^\prime )(x^\prime +2y^\prime )}{5}\right)+17\left(\dfrac{(x^\prime +2y^\prime )(x^\prime +2y^\prime )}{5}\right)&=20 \\[4pt] 8(4{x^\prime }^2−4x^\prime y^\prime +{y^\prime }^2)−12(2{x^\prime }^2+3x^\prime y^\prime −2{y^\prime }^2)+17({x^\prime }^2+4x^\prime y^\prime +4{y^\prime }^2)&=100 \\[4pt] 32{x^\prime }^2−32x^\prime y^\prime +8{y^\prime }^2−24{x^\prime }^2−36x^\prime y^\prime +24{y^\prime }^2+17{x^\prime }^2+68x^\prime y^\prime +68{y^\prime }^2&=100 \\[4pt] 25{x^\prime }^2+100{y^\prime }^2&=100 \\[4pt] \dfrac{25}{100}{x^\prime }^2+\dfrac{100}{100}{y^\prime }^2&=\dfrac{100}{100} \end{align*}
Andika equationsx^\prime nay^\prime katika fomu ya kawaida kwa heshima na mfumo mpya wa kuratibu.
\dfrac{{x^\prime }^2}{4}+\dfrac{{y^\prime }^2}{1}=1 \nonumber
Kielelezo\PageIndex{8} kinaonyesha grafu ya ellipse.
Kielelezo\PageIndex{8}
Andika upya13x^2−6\sqrt{3}xy+7y^2=16 katikax^\prime y^\prime mfumo bilax^\prime y^\prime muda.
- Jibu
-
\dfrac{{x^\prime }^2}{4}+\dfrac{{y^\prime }^2}{1}=1
Grafu equation yafuatayo kuhusiana nax^\prime y^\prime mfumo:
x^2+12xy−4y^2=30
Suluhisho
Kwanza, tunapata\cot(2\theta).
x^2+12xy−4y^2=20\rightarrow A=1B=12, naC=−4
\begin{align*} \cot(2\theta) &= \dfrac{A−C}{B} \\ \cot(2\theta) &= \dfrac{1−(−4)}{12} \\ \cot(2\theta) &= \dfrac{5}{12} \end{align*}
Kwa sababu\cot(2\theta)=\dfrac{5}{12}, tunaweza kuteka pembetatu ya kumbukumbu kama katika Kielelezo\PageIndex{9}.
Kielelezo\PageIndex{9}
\cot(2\theta)=\dfrac{5}{12}=\dfrac{adjacent}{opposite}
Hivyo, hypotenuse ni
\begin{align*} 5^2+{12}^2&=h^2 \\[4pt] 25+144 &=h^2 \\[4pt] 169 &=h^2 \\[4pt] h&=13 \end{align*}
Kisha, tunapata\sin \theta na\cos \theta. Tutatumia utambulisho wa nusu ya angle.
\sin \theta=\sqrt{\dfrac{1−\cos(2\theta)}{2}}=\sqrt{\dfrac{1−\dfrac{5}{13}}{2}}=\sqrt{\dfrac{\dfrac{13}{13}−\dfrac{5}{13}}{2}}=\sqrt{\dfrac{8}{13}⋅\dfrac{1}{2}}=\dfrac{2}{\sqrt{13}}
\cos \theta=\sqrt{\dfrac{1+\cos(2\theta)}{2}}=\sqrt{\dfrac{1+\dfrac{5}{13}}{2}}=\sqrt{\dfrac{\dfrac{13}{13}+\dfrac{5}{13}}{2}}=\sqrt{\dfrac{18}{13}⋅\dfrac{1}{2}}=\dfrac{3}{\sqrt{13}}
Sasa tunapatax nay.
x=x^\prime \cos \theta−y^\prime \sin \theta
x=x^\prime \left(\dfrac{3}{\sqrt{13}}\right)−y^\prime \left(\dfrac{2}{\sqrt{13}}\right)
x=\dfrac{3x^\prime −2y^\prime }{\sqrt{13}}
na
y=x^\prime \sin \theta+y^\prime \cos \theta
y=x^\prime \left(\dfrac{2}{\sqrt{13}}\right)+y^\prime \left(\dfrac{3}{\sqrt{13}}\right)
y=\dfrac{2x^\prime +3y^\prime }{\sqrt{13}}
Sasa sisi badalax=\dfrac{3x^\prime −2y^\prime }{\sqrt{13}} nay=\dfrac{2x^\prime +3y^\prime }{\sqrt{13}} katikax^2+12xy−4y^2=30.
\begin{array}{rl} {\left(\dfrac{3x^\prime −2y^\prime }{\sqrt{13}}\right)}^2+12\left(\dfrac{3x^\prime −2y^\prime }{\sqrt{13}}\right)\left(\dfrac{2x^\prime +3y^\prime }{\sqrt{13}}\right)−4{\left(\dfrac{2x^\prime +3y^\prime }{\sqrt{13}}\right)}^2=30 \\ \left(\dfrac{1}{13}\right)[ {(3x^\prime −2y^\prime )}^2+12(3x^\prime −2y^\prime )(2x^\prime +3y^\prime )−4{(2x^\prime +3y^\prime )}^2 ]=30 & \text{Factor.} \\ \left(\dfrac{1}{13}\right)[ 9{x^\prime }^2−12x^\prime y^\prime +4{y^\prime }^2+12(6{x^\prime }^2+5x^\prime y^\prime −6{y^\prime }^2)−4(4{x^\prime }^2+12x^\prime y^\prime +9{y^\prime }^2) ]=30 & \text{Multiply.} \\ \left(\dfrac{1}{13}\right)[ 9{x^\prime }^2−12x^\prime y^\prime +4{y^\prime }^2+72{x^\prime }^2+60x^\prime y^\prime −72{y^\prime }^2−16{x^\prime }^2−48x^\prime y^\prime −36{y^\prime }^2 ]=30 & \text{Distribute.} \\ \left(\dfrac{1}{13}\right)[ 65{x^\prime }^2−104{y^\prime }^2 ]=30 & \text{Combine like terms.} \\ 65{x^\prime }^2−104{y^\prime }^2=390 & \text{Multiply.} \\ \dfrac{{x^\prime }^2}{6}−\dfrac{4{y^\prime }^2}{15}=1 & \text{Divide by 390.} \end{array}
Kielelezo\PageIndex{10} kinaonyesha grafu ya hyperbola\dfrac{{x^\prime }^2}{6}−\dfrac{4{y^\prime }^2}{15}=1
Kielelezo\PageIndex{10}
Kutambua Conics bila Axes zinazozunguka
Sasa tumekuja mduara kamili. Je, sisi kutambua aina ya conic ilivyoelezwa na equation? Ni nini kinachotokea wakati axes zimezungushwa? Kumbuka, fomu ya jumla ya conic ni
Ax^2+Bxy+Cy^2+Dx+Ey+F=0
Ikiwa tunatumia fomu za mzunguko kwa equation hii, tunapata fomu.
A′{x^\prime }^2+B′x^\prime y^\prime +C′{y^\prime }^2+D′x^\prime +E′y^\prime +F′=0
Inaweza kuonyeshwa kuwa
B^2−4AC={B′}^2−4A′C′
Maneno hayatofautiana baada ya mzunguko, kwa hiyo tunaita maneno yasiyofaa. WabaguziB^2−4AC, hauna maana na bado haubadilika baada ya mzunguko. Kwa sababu ubaguzi bado haubadilika, kuchunguza ubaguzi hutuwezesha kutambua sehemu ya conic.
Kama equation
Ax^2+Bxy+Cy^2+Dx+Ey+F=0
inabadilishwa na axes zinazozunguka kwenye equation
A′{x^\prime }^2+B′x^\prime y^\prime +C′{y^\prime }^2+D′x^\prime +E′y^\prime +F′=0
basiB^2−4AC={B′}^2−4A′C′
EquationAx^2+Bxy+Cy^2+Dx+Ey+F=0 ni duaradufu, parabola, au hyperbola, au kesi degenerate ya mojawapo ya haya. Kama kubagua,B^2−4AC, ni
- <0, sehemu ya conic ni ellipse
- =0, sehemu ya conic ni parabola
- >0, sehemu ya conic ni hyperbola
Tambua conic kwa kila moja ya yafuatayo bila axes zinazozunguka.
- 5x^2+2\sqrt{3}xy+2y^2−5=0
- 5x^2+2\sqrt{3}xy+12y^2−5=0
Suluhisho
hebu tuanze kwa kuamuaA,B, naC.
\underbrace{5}_{A}x^2+\underbrace{2\sqrt{3}}_{B}xy+\underbrace{2}_{C}y^2−5=0
Sasa, tunaona ubaguzi.
\begin{align*} B^2−4AC &= {(2\sqrt{3})}^2−4(5)(2) \\ &=4(3)−40 \\ &=12−40 \\ &=−28<0 \end{align*}
Kwa hiyo,5x^2+2\sqrt{3}xy+2y^2−5=0 inawakilisha duaradufu.
b Tena, hebu tuanze kwa kuamuaA,B, naC.
\underbrace{5}_{A}x^2+\underbrace{2\sqrt{3}}_{B}xy+\underbrace{12}_{C}y^2−5=0 \nonumber
Sasa, tunaona ubaguzi.
\begin{align*} B^2−4AC &= {(2\sqrt{3})}^2−4(5)(12) \\ &= 4(3)−240 \\ &= 12−240 \\ &=−228<0 \end{align*}
Kwa hiyo,5x^2+2\sqrt{3}xy+12y^2−5=0 inawakilisha duaradufu.
Tambua conic kwa kila moja ya yafuatayo bila axes zinazozunguka.
- x^2−9xy+3y^2−12=0
- 10x^2−9xy+4y^2−4=0
- Jibu
-
hyperbola
- Jibu b
-
duaradufu
Mlinganyo muhimu
Fomu ya jumla ya usawa wa sehemu ya conic | Ax^2+Bxy+Cy^2+Dx+Ey+F=0 |
Mzunguko wa sehemu ya conic |
x=x^\prime \cos \theta−y^\prime \sin \theta y=x^\prime \sin \theta+y^\prime \cos \theta |
Angle ya mzunguko | \theta, wapi\cot(2\theta)=\dfrac{A−C}{B} |
Dhana muhimu
- Maumbo manne ya msingi yanaweza kutokea kutokana na makutano ya ndege na jozi ya mbegu za mviringo za kulia zilizounganishwa mkia kwa mkia. Wao ni pamoja na duaradufu, mduara, hyperbola, na parabola.
- Sehemu isiyo ya kawaida ya conic ina fomu ya jumlaAx^2+Bxy+Cy^2+Dx+Ey+F=0 ambapoA,B naC sio wote sifuri. Maadili yaA,B, naC kuamua aina ya conic. Angalia Mfano\PageIndex{1}.
- Ulinganisho wa sehemu za conic naxy neno zimezungushwa kuhusu asili. Angalia Mfano\PageIndex{2}.
- Fomu ya jumla inaweza kubadilishwa kuwa equation katika mfumox^\prime nay^\prime kuratibu bilax^\prime y^\prime muda. Angalia Mfano\PageIndex{3} na Mfano\PageIndex{4}.
- Maneno yanaelezewa kama yasiyofaa ikiwa bado haibadilika baada ya kupokezana. Kwa sababu kubagua ni invariant, kuchunguza inatuwezesha kutambua sehemu conic. Angalia Mfano\PageIndex{5}.