Разработка элективного курса по теме: «Кривые второго порядка»

Доказательство. Убедимся, что в некоторой, специально выбранной системе координат геометрическое место точек, удовлетворяющее требованиям сформулированной теоремы, определяется при е<1 уравнением (т.e. является эллипсом), а при е>1 -уравнением (т. е. является гиперболой). Пусть R- точка пересечения прямой D и прямой А, проходящей через F перпендикулярно D (рис. 6.12). На прямой А выберем положительное направление от F к R при е<1 и от R к F при е>1 (на рис. 6.12 показан случай е<1). Так как дальнейшие рассуждения для случая е>1 и е<1 идентичны, мы проведем их подробно для е<1, т. е. для случая, определяющего эллипс. Обозначим через р расстояние между точками F и R. Вспоминая расположение директрисы эллипса относительно его центра), естественно выбрать начало О координат на прямой А слева от точки R на расстоянии. При заданных е и р величина может быть определена при помощи формулы (1.27). Иными словами, естественно положить

(1.36)

Будем теперь считать прямую А с выбранным началом О и направлением от F к R осью абсцисс. Ось ординат направим так, как указано на рис. 6.12. В выбранной системе координат фокус F имеет координаты (с, 0), где

(1.37)

а директриса D определяется уравнением

(1.38)

Перейдем теперь к выводу уравнения рассматриваемого геометрического места точек. Пусть М - точка плоскости с координатами (х, у) (рис. 6.12). Обозначим через r расстояние от точки М до фокуса F и через d расстояние от точки М до директрисы D. Соотношение ,

(1.39)

является необходимым и достаточным условием расположения точки М на геометрическом месте {М}.

Используя формулу расстояния между двумя точками М и F и формулу для расстояния от точки М до прямой D, получим

(1.40)

(1.41)

Из (1.39), (1.40) и (1.41) вытекает, что соотношение

(1.42)

представляет собой необходимое и достаточное условие расположения точки М с координатами х и у на геометрическом месте {М}. Поэтому соотношение (1.42) является уравнением геометрического места {М}. Путем стандартного приема «уничтожения радикалов», а также используя формулы (1.36) и (1.37), это уравнение легко привести к виду

(1.43)

где b2=а2- с2.

Для завершения доказательства нам нужно убедиться в том, что в процессе преобразования уравнения (1.42) в уравнение (1.43)не появились «лишние корни».

Убедимся в том, что расстояние r от точки М, координаты х и у которой удовлетворяют уравнению (1.43), до точки F(c,0), может быть вычислено по формуле. Используя соотношение (1.37) и формулу а = . получим для г следующее выражение:

.(1.44)

Так как точка М, координаты х и у которой удовлетворяют (1.43), расположена слева от прямой D (для таких точек х а), а для точек прямой D:,где e<1, то для расстояния d от М до D справедлива формула (1.41). Отсюда и из формулы (1.44)вытекает, что для рассматриваемых точек М выполняется соотношение , т. е. уравнение (1.43) является уравнением геометрического места . Аналогично рассматривается случай е>1.

Используя доказанную теорему и определение параболы, мы можем сформулировать следующее определение отличного от окружности эллипса, гиперболы и параболы.

Определение. Геометрическое место {М} точек М плоскости , для которых отношение е расстояния r до точки F этой плоскости к расстоянию d до прямой D, расположенной в плоскости , есть величина постоянная, представляет собой либо эллипс (при 0<е<1), либо параболу (при е=1), либо гиперболу (при е>1). Точка F называется фокусом, прямая D - директрисой, а е - эксцентриситетом геометрического места .

Другая информация:

Разработка программы по развитию музыкальных способностей школьников в детском музыкальном театре
Программа кружка «Музыкальный театр» Пояснительная записка В настоящее время многие школьники не задумываются о том, как они проводят свое свободное время, время свободное от учебных занятий. Чаще всего это просмотр телевизора, игры на компьютере или бессмысленное брождение по улицам. Зачастую, род ...

Из истории кукольных театров
Кукольный театр существует давно. Древние народы верили, что и на небе, и на земле, и даже в воде живут разные боги, злые и добрые духи, сверхъестественные существа. Чтобы молиться этим богам, люди делали их изображения: больших и маленьких кукол из камня, глин, кости или дерева. Вокруг таких кукол ...

Методика повышения результативности бросков со средних дистанций
Большая часть баскетбольных упражнений, так или иначе, включает броски в корзину. Во всех упражнениях в бросках нужно менять сторону площадки, с которой выполняется бросок. Упражнения в бросках в движении. Команда разбивается на две колонны по 8 игроков в каждой. Первые два игрока в левой колонне в ...