Hyperbola ( annan grekisk ὑπερβολή , från ὑπερ - "top" + βαλειν - "kastning") är platsen för punkterna M på det euklidiska planet , för vilka det absoluta värdet av skillnaden i avstånd från M till två utvalda punkter och (kallade brännpunkter) ) är konstant. Mer exakt,
ochTillsammans med ellipsen och parabeln är hyperbeln en konisk sektion och en quadric . En hyperbel kan definieras som en konisk sektion med en excentricitet större än en.
Termen "hyperbol" ( grekiska ὑπερβολή - överskott) introducerades av Apollonius av Perga (ca 262 f.Kr. - ca 190 f.Kr. ), eftersom problemet med att konstruera en punkt av en hyperbel reduceras till problemet med att applicera med ett överskott.
En hyperbel kan definieras på flera sätt.
En hyperbel kan definieras som en uppsättning punkter som bildas som ett resultat av en sektion av en cirkulär kon av ett plan som skär av båda delarna av konen. Andra resultat av att skära en kon med ett plan är en parabel , en ellips och degenererade fall som skärande och sammanfallande linjer och en punkt, som uppstår när skärplanet passerar genom konens spets. I synnerhet kan skärande linjer betraktas som en degenererad hyperbel som sammanfaller med dess asymptoter.
En hyperbel kan definieras som punkters locus , det absoluta värdet av skillnaden i avstånd från vilken till två givna punkter, kallade foci, är konstant.
Som jämförelse: en kurva av en konstant summa av avstånd från någon av dess punkter till foci är en ellips , ett konstant förhållande är cirkeln av Apollonius , en konstant produkt är Cassini-ovalen .
Genom rektor och fokusPlatsen för punkter för vilka förhållandet mellan avståndet till fokus och till en given rät linje, kallad direktrix , är konstant och större än en, kallas en hyperbel. Den givna konstanten kallas hyperbelns excentricitet .
För egenskaperna hos hyperbeln definierade ovan finns följande relationer
En hyperbel, där , kallas likbent eller liksidig . En likbent hyperbel i något rektangulärt koordinatsystem beskrivs av ekvationen
i detta fall är hyperbelns foci belägna vid punkterna ( a , a ) och (− a , − a ). En liksidig hyperbel är en graf över den omvända proportionaliteten som ges av formeln
Excentriciteten hos en sådan hyperbel är .
En liksidig hyperbel som en Kiepert-hyperbol kan definieras genom trianglar i trilinjära koordinater [1] som ett ställe av punkter (se figur):
Om tre trianglar , och byggda på sidorna av triangeln , är lika , likbenta med baser på sidorna av den ursprungliga triangeln, och lika placerade (det vill säga de är alla byggda antingen från utsidan eller inifrån), då linjer och skär varandra vid en punkt .Om den gemensamma vinkeln vid basen är , har de tre trianglarnas hörn följande trilinjära koordinater:
En hyperbel ges av en andragradsekvation i kartesiska koordinater ( x , y ) på planet:
,där koefficienterna A xx , A xy , A yy , B x , B y och C uppfyller följande samband
och
Kanonisk formGenom att flytta hyperbelns centrum till origo och rotera det runt centrum, kan ekvationen för hyperbeln reduceras till den kanoniska formen:
,var är hyperbelns verkliga halvaxel; - hyperbelns imaginära halvaxel [2] . I det här fallet är excentriciteten
Om polen är i fokus för hyperbeln och hyperbelns vertex ligger på fortsättningen av polaxeln, då
Om polen är i fokus för hyperbeln och polaxeln är parallell med en av asymptoterna, då
Precis som en ellips kan representeras av parametriska ekvationer som inkluderar trigonometriska funktioner, kan en hyperbel i ett rektangulärt koordinatsystem vars centrum är samma som dess centrum och x-axeln passerar genom foci representeras av parametriska ekvationer som inkluderar hyperboliska funktioner [3 ] .
I den första ekvationen motsvarar tecknet "+" hyperbelns högra gren och "−" - dess vänstra gren.
Asymptotekvationer för en hyperbel givna i kanonisk form
utmatas enligt följande. Låt . Antag att asymptoten finns och har formen . Sedan
Således är ekvationerna för de två asymptoterna :
eller
Diametern på en hyperbel, som den för alla koniska sektioner, är en rät linje som går genom mittpunkterna av parallella ackord. Varje riktning av parallella ackord har sin egen konjugerade diameter. Alla diametrar på en hyperbel passerar genom dess centrum. Diametern som motsvarar kordan parallellt med den imaginära axeln är den reella axeln; diametern som motsvarar ackord parallella med den reella axeln är den imaginära axeln.
Lutningen för parallella ackord och lutningen för motsvarande diameter är relaterad till förhållandet
Om diameter a delar korda parallellt med diameter b , så delar diameter b korda parallellt med diameter a . Sådana diametrar kallas ömsesidigt konjugerade . Huvuddiametrarna kallas ömsesidigt konjugerade och ömsesidigt vinkelräta diametrar. En hyperbel har bara ett par huvudsakliga diametrar, den reella och den imaginära axeln.
Eftersom hyperbeln är en jämn kurva kan man vid var och en av dess punkter ( x 0 , y 0 ) rita en tangent och en normal . Ekvationen för tangenten till hyperbeln som ges av den kanoniska ekvationen är:
,eller, vilket är detsamma,
.Härledning av tangentekvationen |
---|
Tangentekvationen för en godtycklig platt linje har formen Den kanoniska ekvationen för en hyperbel kan representeras som ett par funktioner .Då har derivatan av dessa funktioner formen .Genom att ersätta denna ekvation med den allmänna tangentekvationen får vi |
Normalens ekvation till en hyperbel har formen:
.Härledning av normalekvationen |
---|
Ekvationen för normalen för en godtycklig platt linje har formen .Den kanoniska ekvationen för en hyperbel kan representeras som ett par funktioner .Då har derivatan av dessa funktioner formen .Genom att ersätta denna ekvation med normalens allmänna ekvation får vi . |
Krökningen av hyperbeln vid var och en av dess punkter ( x , y ) bestäms från uttrycket:
.Följaktligen har krökningsradien formen:
.I synnerhet vid punkten ( a , 0 ), är krökningsradien
.Härledning av formeln för krökningsradien |
---|
Formeln för krökningsradien för en plan linje given parametiskt är: .Vi använder den parametriska representationen av hyperbeln: Då har den första derivatan av x och y med avseende på t formen ,och den andra derivatan är Genom att ersätta dessa värden i formeln för krökning får vi: . |
Koordinaterna för krökningscentrum ges av ett par ekvationer:
Genom att ersätta i det sista ekvationssystemet istället för x och y deras värden från den parametriska representationen av hyperbeln, får vi ett par ekvationer som definierar en ny kurva som består av hyperbelns krökningscentrum. Denna kurva kallas hyperbelns utveckling.
En hyperbel är en sinusformad spiral vid .
![]() |
|
---|---|
I bibliografiska kataloger |
Kurvor | |||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
Definitioner | |||||||||||||||||||
Förvandlad | |||||||||||||||||||
Icke plan | |||||||||||||||||||
Platt algebraisk |
| ||||||||||||||||||
Platt transcendental |
| ||||||||||||||||||
fraktal |
|
Koniska sektioner | |
---|---|
Huvudsorter | |
Degenererad | |
Ett specialfall av en ellips | Cirkel |
Geometrisk konstruktion | |
se även | Konisk konstant |
Matematik • Geometri |