Как найти фокусное расстояние параболы - Сайт, где вы сможете решить свои вопросы

Координаты фокуса параболы: как найти, формула

Содержание:

Формулировка параболы в алгебре и геометрии
Что такое фокус параболы, определение
Как найти фокус параболы
- Уравнение расчета
- Чему равны координаты фокуса
Абсцисса фокуса параболы
Примеры расчета фокусного расстояния в задачах

Формулировка параболы в алгебре и геометрии

Определение

Парабола — совокупность точек на плоскости, расположенных на одинаковом удалении от фокуса F и директрисы d, в которую точка F не входит.

Парабола

Парабола является коническим сечением, или коникой. Это значит, что она возникает при пересечении плоскости с поверхностью кругового конуса. Плоскость сечения при этом параллельна одной из касательных плоскостей конуса.

Парабола в конусе

Точка пересечения параболы с ее осью называется вершиной. Она считается началом системы координат, канонической для данной кривой.

Что такое фокус параболы, определение

Определение

Расстояние от точки фокуса до любой точки параболы равняется расстоянию от этой точки к директрисе.

Если в фокус поместить источник света, все исходящие из него световые лучи после отражения от нее пойдут по прямым, параллельным оси симметрии. И наоборот, все световые лучи, идущие параллельно оси, после отражения от «стенок» кривой соберутся в одной точке. Это оптическое свойство широко применяется в конструкциях прожекторов, фар, фонарей, телескопов-рефлекторов.

Как найти фокус параболы

Уравнение расчета

Каноническое уравнение:

(y^2;=;2px)

Парабола на оси

Если расположить параболу слева от оси ординат, уравнение примет вид:

(y^2;=;-;2px)

Парабола отрицательное уравнение

Параметр p — расстояние от фокуса до директрисы, которая определяется уравнением:

(х;=;-frac p2)

Чтобы узнать расстояние r от любой точки параболы до фокуса, равное ее расстоянию до директрисы, нужно воспользоваться формулой:

(r;=;frac p2;+;x)

В полярной системе координат с центром в фокусе и направлением вдоль оси фокальный параметр можно найти по формуле:

(p;=;rho;times;(1;+;cosleft(varthetaright)))

Чему равны координаты фокуса

Фокус будет иметь координаты ((frac p2;;0)).

Абсцисса фокуса параболы

Также фокус и параметр p можно искать через так называемую фокальную хорду (Р_1Р_2).

Хорда параболы

Эта прямая, проходящая через фокус и параллельная директрисе, пересекает параболу в двух точках. Половина длины фокальной хорды будет равна параметру p, являясь абсолютной величиной ординаты любой из точек (Р_1, Р_2).

Абсцисса каждой из этих точек будет равна абсциссе фокуса (frac p2).

Для ординаты y каждой из точек (Р_1, Р_2):

(y^{2;}=;2p;times;frac p2;=;p^2).

Примеры расчета фокусного расстояния в задачах

Пример 1

Определить координаты фокуса параболы (y^{2;}=;4х).

Решение

Находим параметр p:

4 = 2p

p = 2

Координаты (1; 0).

Пример 2

Определить координаты фокуса параболы (y^{2;}=;6х).

Решение

Находим параметр p:

6 = 2p

p = 3

Координаты (1,5; 0).

Насколько полезной была для вас статья?

Рейтинг: 2.02 (Голосов: 47)

Выделите текст и нажмите одновременно клавиши «Ctrl» и «Enter»

Текст с ошибкой:

Расскажите, что не так

Поиск по содержимому

Источник

Парабола — это график функции описанный определённой формулой. Чтобы построить параболу нужно следовать формуле, определениям и уравнениям.

Парабола

Парабола – это множество точек плоскости, которые равноотделённые от заданной точки, что называется фокусом и заданной прямой под названием директриса.

Чтобы получить каноническое уравнение параболы, расположим директрису перпендикулярно оси , а фокус на оси так, чтобы начало координат помещался на одинаковом расстоянии от них (см. рис. 1). Обозначим через расстояние от фокуса к директрисе, тогда у фокуса будут координаты , .

Для произвольной точки параболы расстояний , а расстояние к директрисе . По определению из рис. 1 видим, что , а ${r} = sqrt{x - {pover{2}}^2} + y^2$ и поэтому:

Рис. 1

$sqrt{(x - {pover{2}})^2 + y^2} = x + {pover{2}}to{x}^2 - 2 * {pover2}}x + {p^2over{4}} + y^2 = x^2 + 2 * {pover{2}}x + {p^2over{4}}$

(1)

– каноническое уравнение параболы.

Нужна помощь в написании работы?

Мы – биржа профессиональных авторов (преподавателей и доцентов вузов). Наша система гарантирует сдачу работы к сроку без плагиата. Правки вносим бесплатно.

Заказать работу

Что такое вершина параболы

Вершина параболы – это парабола, которая проходит через точки . Если точка $M_{1}(x , y)$ принадлежит параболе, то и $M_{2}(x , -y)$ тоже принадлежит параболе, так как из:

$y^2 = 2pxto{(-y)^2 = 2px}$ .

Значит, парабола симметрична относительно оси , её график достаточно построить в первой четверти, где из канонического уравнения параболы получается, что:

Чтобы найти вершину параболы, необходимо знать формулу: .

Давайте посмотрим, как данная формула действует, допустим дано уравнение:

Тогда:

, , . Чтобы найти величины , и , в квадратном уравнении коэффициент при , при , постоянная (коэффициент без переменной) = . Если взять тот же пример, , получается, что:

, , .

Форма и характеристики параболы

Исследуем за каноническим уравнением форму и расположение параболы:

1. В уравнении переменная входит в парной степени откуда получается, что парабола симметрична относительно оси . Ось – это ось, которая симметрична параболе.

2. Так как , тогда , откуда получается, что парабола расположена справа от оси .

3. При мы имеем , то есть парабола проходит через начало координат. Точка – это вершина параболы.

4. При увеличении значений переменной модуль тоже возрастает. Изобразим параболу на рисунке:

Рис. 2

5. В полярной системе координат, у канонического уравнения параболы такой вид:

6. Уравнение , , , тоже описывают параболы:

Рис. 3

Оптическое свойство параболы

У параболы “оптическое” свойство, если: в фокусе параболы поместить источник света, тогда отбитые от параболы лучи будут параллельными оси . Это свойство учитывают при изготовлении прожекторов, зеркальных телескопов, теле- и радио антенн.

При положительном уравнении:

описывают параболу симметричную относительно с вершиной в точке , ветви которой направлены влево (рис. 3 (а)).

Аналогично изложенному, уравнение и описывают параболы с вершиной в точке симметрично относительно , ветви которой направлены соответственно вверх и вниз (см. рис. 3 (б) и (в)). Если например, уравнение решить относительно

$y = {1over{2p}}x^2$ и обозначить , тогда получим известное со школьного курса уравнение параболы . Теперь её фокусное расстояние .

Примеры решения

Задача

Найти координаты фокуса и составить уравнение директрисы параболы .

Решение

Сравнивая каноническое уравнение и данное , получим , , тогда. Так как уравнение директрисы , тогда в данном случае .

Ответ

координаты фокуса: , а уравнение директрисы параболы: .

Задача

Составить каноническое уравнение параболы:

а) с фокусом в точке ;

б) с фокусом в точке .

Решение

а). Так как фокус на положительной полуоси , тогда парабола симметрична относительно с вершиной в точке и , поэтому и согласно формуле (1) .

б). Фокус лежит на отрицательной полуоси с вершиной в точке , ветви направлены вниз, каноническое уравнение следует искать в виде . Фокусное расстояние параболы и уравнение запишется .

Ответ

а) каноническое уравнение параболы с фокусом в точке : ;

б) каноническое уравнение с фокусом в точке : .

Задача

Показать путём выделения полного квадрата, что уравнение – это уравнение параболы. Привести его к каноническому виду. Найти вершину, фокус, ось и директрису этой параболы.

Решение

Выделим относительно переменной полный квадрат

= $0to{4(x^2 - 3x)} + y + 6$ = $0to{4((x^2 - 2 * {3over{2}}x + {9over{4}}) - {9over{4}}) + y + 6$ = $0}to{4((x - {3over{2}}})^2 - 9 + y + 6$ = = $-4(x - {3over{2}})^2}to{(x - {3over{2}})^2}$ = .

Обозначим $y_{1} = y - 3$ , $x_{1} = x - {3over{2}}$ . Тогда в результате параллельного переноса координатных осей в новое начало, то есть в точку $O_{1}({3over{2}}, 3)$ , получим каноническое уравнение параболы ${x_{1}^2} = -{1over{4}}y_{1}$ .

Ветви этой параболы направлены вниз симметрично относительно оси $O_{1}Y_{1}$ , , – фокусное расстояние. В новой системе координат фокус находится в точке , уравнение директрисы в новой системе $y_{1} = {1over{16}}$ .

Повернёмся к старым координатам при помощи замены $y_{1} = y - 3$ , $x_{1} = x - {3over{2}}$ . Уравнение оси в новой системе $x_{1} = 0$ , а в старой – уравнение оси параболы.

Уравнение директрисы в новой системе координат $y_{1} = {1over{16}}$ , а в старой .

В новой системе $X_{1}O_{1}Y_{1}$ для фокуса $F(0, -{1over{16}}) x_{1} = 0$ , $y_{1} = -{1over{16}}$ , а в старой системе $x_{F} - {3over{2}} = 0to{x_{F}} = {3over{2}}$ , $y_{F} - 3 = -{1over{16}}to{y_{F} = -{1over{16}} + 3to{y_{F}} = {47over{16}}$ , то есть .

Ответ

Каноническое уравнение параболы – ${x_{1}^2} = -{1over{4}}y_{1}$ ;

вершина – ветви параболы направлены вниз;

$O_{1}Y_{1}$ , , $p_{2} = -{1over{16}}$ – фокусное расстояние, а фокус находится в точке ;

уравнение оси $x_{1} = 0$ ;

уравнение директрисы $y_{1} = {1over{16}}$ .

Источник

Download Article

If you’ve ever cooked food with a parabolic oven in science class or seen the Death Star’s laser in Star Wars, you have an idea of what the focal point (or focus) of a parabola is. But how do you calculate the focus mathematically? We’ve provided the formulas and equations you need to find the focus of any parabola, and added several helpful sample problems that you might see on your next algebra exam!

Things You Should Know

1
Parabola: A parabola can be defined as the graph of a quadratic equation—that is, the curved line you’ll get if you plot the equation on graph paper. Or, if you want to be more technical, it’s a curved line in which all coordinate points along the line are equidistant from a specific focal point and a specific line called a directrix.^[1]
- In practical terms, it’s often easier to recognize parabolas in three dimensions. For example, think of large parabolic satellite dishes, or the clear plastic parabolic microphones you see on the sidelines of football games. Both of these direct waves (radio, sound, etc.) toward a single point—the focal point (or focus).
2

Vertex: The vertex is the “turning point” of a parabola—the point along the curve at which it changes direction. So, in a classic “U”-shaped parabola, the vertex is at the very bottom of the “U” shape. You need to know the coordinates of the vertex in order to find the coordinates of the focus.^[2]

Advertisement
3
Axis of symmetry: The axis of symmetry is a line that runs through the vertex point and divides the parabola exactly in half. The parabola is a mirror image of itself on either side of the axis of symmetry.^[3]
- For our needs, it’s also important that the vertex is always exactly halfway between the focus and the directrix along the axis of symmetry.
4
Directrix: The directrix is a straight line that crosses the axis of symmetry and is perpendicular to it. The directrix is always outside of the parabola but closest to the vertex. For example, in a classic “U” parabola, adding the directrix line makes it look like you underlined the “U.”^[4]
- The distance between the vertex and the directrix (at the axis of symmetry) is always exactly the same as that between the vertex and the focus.
5
Focus: The focus is a point along the axis of symmetry, inside the parabola, that is equal in distance from the vertex as is the directrix. So, if the directrix is 2 units away from the vertex, the focus is also 2 units away (and, as a result, 4 units away from the directrix).^[5]
- If you draw a straight line from the focus to any point along the curve of the parabola, and then draw a straight line from that point to intersect at a right angle with the directrix, you’ll find that both of those lines are always equal in length.

1

${displaystyle y=a(x-h^{2})+k}$ or ${displaystyle x=a(y-k)^{2}+h}$ . You’ll use one of these “vertex form of a parabola” equations based on the type of parabola you’re dealing with. A “regular” parabola that opens upward or downward (like a right-side up or upside-down “U”) needs to be converted into the form of the first equation, while a “sideways” parabola that opens to the side (like a forwards or backwards “C”) must be converted to the second.^[6]
2

or . Once you have determined (or have been given) the coordinates of the parabola’s vertex, you’ll use one of these formulas to determine the coordinates of the focus. Here’s how to know which to use:^[7]

1

Put the equation into the vertex form of a parabola. Because the portion of the equation is squared, the correct vertex form is ${displaystyle y=a(x-h)^{2}+k}$ , meaning this is a “regular” parabola (it opens either up or down).
2
3

Solve for to find the focus coordinates.

Ask a Question

200 characters left

Include your email address to get a message when this question is answered.

Submit

Thanks for submitting a tip for review!

References

About This Article

Thanks to all authors for creating a page that has been read 3,488 times.

Did this article help you?

Источник

Парабола: определение, свойства, построение

Параболой называется геометрическое место точек плоскости, равноудаленных от заданной точки и заданной прямой , не проходящей через заданную точку. Это геометрическое определение выражает директориальное свойство параболы.

Директориальное свойство параболы

Точка называется фокусом параболы, прямая — директрисой параболы, середина перпендикуляра, опущенного из фокуса на директрису, — вершиной параболы, расстояние от фокуса до директрисы — параметром параболы, а расстояние $frac{p}{2}$ от вершины параболы до её фокуса — фокусным расстоянием (рис.3.45,а). Прямая, перпендикулярная директрисе и проходящая через фокус, называется осью параболы (фокальной осью параболы). Отрезок , соединяющий произвольную точку параболы с её фокусом, называется фокальным радиусом точки . Отрезок, соединяющий две точки параболы, называется хордой параболы.

Для произвольной точки параболы отношение расстояния до фокуса к расстоянию до директрисы равно единице. Сравнивая директориальные свойства эллипса, гиперболы и параболы, заключаем, что эксцентриситет параболы по определению равен единице (e=1) .

Геометрическое определение параболы, выражающее её директориальное свойство, эквивалентно её аналитическому определению — линии, задаваемой каноническим уравнением параболы:

y^2=2cdot pcdot x,

(3.51)

Действительно, введем прямоугольную систему координат (рис.3.45,б). Вершину параболы примем за начало системы координат; прямую, проходящую через фокус перпендикулярно директрисе, примем за ось абсцисс (положительное направление на ней от точки к точке ); прямую, перпендикулярную оси абсцисс и проходящую через вершину параболы, примем за ось ординат (направление на оси ординат выбирается так, чтобы прямоугольная система координат Oxy оказалась правой).

Парабола, её фокус и фокусное расстояние, радиус, параметр, директрисса, эксцентриситет параболы

Составим уравнение параболы, используя её геометрическое определение, выражающее директориальное свойство параболы. В выбранной системе координат определяем координаты фокуса $F!left(frac{p}{2};,0right)$ и уравнение директрисы $x=-frac{p}{2}$ . Для произвольной точки M(x,y) , принадлежащей параболе, имеем:

FM=MM_d,

где $M_d!left(frac{p}{2};,yright)$ — ортогональная проекция точки M(x,y) на директрису. Записываем это уравнение в координатной форме:

$sqrt{{left(x-frac{p}{2}right)!}^2+y^2}=x+frac{p}{2}.$

Возводим обе части уравнения в квадрат: ${left(x-frac{p}{2}right)!}^2+y^2=x^2+px+frac{p^2}{4}$ . Приводя подобные члены, получаем каноническое уравнение параболы

y^2=2cdot pcdot x, т.е. выбранная система координат является канонической.

Проводя рассуждения в обратном порядке, можно показать, что все точки, координаты которых удовлетворяют уравнению (3.51), и только они, принадлежат геометрическому месту точек, называемому параболой. Таким образом, аналитическое определение параболы эквивалентно его геометрическому определению, выражающему директориальное свойство параболы.

Уравнение параболы в полярной системе координат

Уравнение параболы в полярной системе координат Frvarphi (рис.3.45,в) имеет вид

$r=frac{p}{1-ecdotcosvarphi},$ где — параметр параболы, а e=1 — её эксцентриситет.

В самом деле, в качестве полюса полярной системы координат выберем фокус параболы, а в качестве полярной оси — луч с началом в точке , перпендикулярный директрисе и не пересекающий её (рис.3.45,в). Тогда для произвольной точки M(r,varphi) , принадлежащей параболе, согласно геометрическому определению (директориальному свойству) параболы, имеем MM_d=r . Поскольку MM_d=p+rcosvarphi , получаем уравнение параболы в координатной форме:

$p+rcdotcosvarphi quad Leftrightarrow quad r=frac{p}{1-cosvarphi},$

что и требовалось доказать. Заметим, что в полярных координатах уравнения эллипса, гиперболы и параболы совпадают, но описывают разные линии, поскольку отличаются эксцентриситетами ( 0leqslant e<1 для эллипса, e=1 для параболы, e>1 для гиперболы).

Геометрический смысл параметра в уравнении параболы

Поясним геометрический смысл параметра в каноническом уравнении параболы. Подставляя в уравнение (3.51) $x=frac{p}{2}$ , получаем y^2=p^2 , т.е. y=pm p . Следовательно, параметр — это половина длины хорды параболы, проходящей через её фокус перпендикулярно оси параболы.

Фокальным параметром параболы, так же как для эллипса и для гиперболы, называется половина длины хорды, проходящей через её фокус перпендикулярно фокальной оси (см. рис.3.45,в). Из уравнения параболы в полярных координатах при $varphi=frac{pi}{2}$ получаем r=p , т.е. параметр параболы совпадает с её фокальным параметром.

Геометрический смысл параметра в каноническом уравнении параболы

Замечания 3.11.

1. Параметр параболы характеризует её форму. Чем больше , тем шире ветви параболы, чем ближе к нулю, тем ветви параболы уже (рис.3.46).

2. Уравнение y^2=-2px (при p>0 ) определяет параболу, которая расположена слева от оси ординат (рис. 3.47,a). Это уравнение сводится к каноническому при помощи изменения направления оси абсцисс (3.37). На рис. 3.47,a изображены заданная система координат Oxy и каноническая Ox'y' .

3. Уравнение (y-y_0)^2=2p(x-x_0),,p>0 определяет параболу с вершиной O'(x_0,y_0) , ось которой параллельна оси абсцисс (рис.3.47,6). Это уравнение сводится к каноническому при помощи параллельного переноса (3.36).

Уравнение (x-x_0)^2=2p(y-y_0),,p>0 , также определяет параболу с вершиной O'(x_0,y_0) , ось которой параллельна оси ординат (рис.3.47,в). Это уравнение сводится к каноническому при помощи параллельного переноса (3.36) и переименования координатных осей (3.38). На рис. 3.47,б,в изображены заданные системы координат Oxy и канонические системы координат Ox'y' .

Параллельный перенос параболы

4. График квадратного трехчлена y=ax^2+bx+c,~ane0 является параболой с вершиной в точке $O'!left(-frac{b}{2a};,-frac{b^2-4ac}{4a}right)$ , ось которой параллельна оси ординат, ветви параболы направлены вверх (при a>0 ) или вниз (при a<0 ). Действительно, выделяя полный квадрат, получаем уравнение

$y=aleft(x+frac{b}{2a}right)^2-frac{b^2}{4a}+c quad Leftrightarrow quad !left(x+frac{b}{2a}right)^2=frac{1}{a}left(y+frac{b^2-4ac}{4a}right)!,$

которое приводится к каноническому виду (y')^2=2px' , где $p=left|frac{1}{2a}right|$ , при помощи замены $y'=x+frac{b}{2a}$ и $x'=pm!left(y+frac{b^2-4ac}{4a}right)$ .

График квадратного трехчлена

Знак выбирается совпадающим со знаком старшего коэффициента . Эта замена соответствует композиции: параллельного переноса (3.36) с $x_0=-frac{b}{2a}$ и $y_0=-frac{b^2-4ac}{4a}$ , переименования координатных осей (3.38), а в случае a<0 еще и изменения направления координатной оси (3.37). На рис.3.48,а,б изображены заданные системы координат Oxy и канонические системы координат O'x'y' для случаев a>0 и a<0 соответственно.

5. Ось абсцисс канонической системы координат является осью симметрии параболы, поскольку замена переменной на не изменяет уравнения (3.51). Другими словами, координаты точки M(x,y) , принадлежащей параболе, и координаты точки M'(x,-y) , симметричной точке относительно оси абсцисс, удовлетворяют уравнению (3.S1). Оси канонической системы координат называются главными осями параболы.

Построение параболы в канонической системе координат

Пример 3.22. Изобразить параболу y^2=2x в канонической системе координат Oxy . Найти фокальный параметр, координаты фокуса и уравнение директрисы.

Решение. Строим параболу, учитывая её симметрию относительно оси абсцисс (рис.3.49). При необходимости определяем координаты некоторых точек параболы. Например, подставляя x=2 в уравнение параболы, получаем y^2=4~Leftrightarrow~y=pm2 . Следовательно, точки с координатами (2;2),,(2;-2) принадлежат параболе.

Сравнивая заданное уравнение с каноническим (3.S1), определяем фокальный параметр: p=1 . Координаты фокуса $x_F=frac{p}{2}=frac{1}{2},~y_F=0$ , т.е. $F!left(frac{1}{2},,0right)$ . Составляем уравнение директрисы $x=-frac{p}{2}$ , т.е. $x=-frac{1}{2}$ .

Общие свойства эллипса, гиперболы, параболы

Директориальное свойство эллипса, гиперболы, параболы

1. Директориальное свойство может быть использовано как единое определение эллипса, гиперболы, параболы (см. рис.3.50): геометрическое место точек плоскости, для каждой из которых отношение расстояния до заданной точки (фокуса) к расстоянию до заданной прямой (директрисы), не проходящей через заданную точку, постоянно и равно эксцентриситету , называется:

а) эллипсом, если 0leqslant e<1 ;

б) гиперболой, если e>1 ;

в) параболой, если e=1 .

2. Эллипс, гипербола, парабола получаются в сечениях кругового конуса плоскостями и поэтому называются коническими сечениями. Это свойство также может служить геометрическим определением эллипса, гиперболы, параболы.

3. К числу общих свойств эллипса, гиперболы и параболы можно отнести биссекториальное свойство их касательных. Под касательной к линии в некоторой её точке понимается предельное положение секущей , когда точка , оставаясь на рассматриваемой линии, стремится к точке . Прямая, перпендикулярная касательной к линии и проходящая через точку касания, называется нормалью к этой линии.

Биссекториальное свойство касательных (и нормалей) к эллипсу, гиперболе и параболе формулируется следующим образом: касательная (нормаль) к эллипсу или к гиперболе образует равные углы с фокальными радиусами точки касания (рис.3.51,а,б); касательная (нормаль) к параболе образует равные углы с фокальным радиусом точки касания и перпендикуляром, опущенным из нее на директрису (рис.3.51,в). Другими словами, касательная к эллипсу в точке является биссектрисой внешнего угла треугольника F_1KF_2 (а нормаль — биссектрисой внутреннего угла F_1KF_2 треугольника); касательная к гиперболе является биссектрисой внутреннего угла треугольника F_1KF_2 (а нормаль — биссектрисой внешнего угла); касательная к параболе является биссектрисой внутреннего угла треугольника FKK_d (а нормаль — биссектрисой внешнего угла). Биссекториальное свойство касательной к параболе можно сформулировать так же, как для эллипса и гиперболы, если считать, что у параболы имеется второй фокус в бесконечно удаленной точке.

Биссекториальное свойство касательных и нормалей к эллипсу, гиперболе и параболе

4. Из биссекториальных свойств следуют оптические свойства эллипса, гиперболы и параболы, поясняющие физический смысл термина “фокус”. Представим себе поверхности, образованные вращением эллипса, гиперболы или параболы вокруг фокальной оси. Если на эти поверхности нанести отражающее покрытие, то получаются эллиптическое, гиперболическое и параболическое зеркала. Согласно закону оптики, угол падения луча света на зеркало равен углу отражения, т.е. падающий и отраженный лучи образуют равные углы с нормалью к поверхности, причем оба луча и ось вращения находятся в одной плоскости. Отсюда получаем следующие свойства:

– если источник света находится в одном из фокусов эллиптического зеркала, то лучи света, отразившись от зеркала, собираются в другом фокусе (рис.3.52,а);

– если источник света находится в одном из фокусов гиперболического зеркала, то лучи света, отразившись от зеркала, расходятся так, как если бы они исходили из другого фокуса (рис.3.52,б);

– если источник света находится в фокусе параболического зеркала, то лучи света, отразившись от зеркала, идут параллельно фокальной оси (рис.3.52,в).

Оптические свойства эллипса, гиперболы и параболы

5. Диаметральное свойство эллипса, гиперболы и параболы можно сформулировать следующим образом:

– середины параллельных хорд эллипса (гиперболы) лежат на одной прямой, проходящей через центр эллипса (гиперболы);

– середины параллельных хорд параболы лежат на прямой, коллинеарной оси симметрии параболы.

Геометрическое место середин всех параллельных хорд эллипса (гиперболы, параболы) называют диаметром эллипса (гиперболы, параболы), сопряженным к этим хордам.

Это определение диаметра в узком смысле (см. пример 2.8). Ранее было дано определение диаметра в широком смысле, где диаметром эллипса, гиперболы, параболы, а также других линий второго порядка называется прямая, содержащая середины всех параллельных хорд. В узком смысле диаметром эллипса является любая хорда, проходящая через его центр (рис.3.53,а); диаметром гиперболы является любая прямая, проходящая через центр гиперболы (за исключением асимптот), либо часть такой прямой (рис.3.53,6); диаметром параболы является любой луч, исходящий из некоторой точки параболы и коллинеарный оси симметрии (рис.3.53,в).

Два диаметра, каждый их которых делит пополам все хорды, параллельные другому диаметру, называются сопряженными. На рис.3.53 полужирными линиями изображены сопряженные диаметры эллипса, гиперболы, параболы.

Диаметральное свойство эллипса, гиперболы и параболы

Касательную к эллипсу (гиперболе, параболе) в точке можно определить как предельное положение параллельных секущих M_1M_2 , когда точки M_1 и M_2 , оставаясь на рассматриваемой линии, стремятся к точке . Из этого определения следует, что касательная, параллельная хордам, проходит через конец диаметра, сопряженного к этим хордам.

6. Эллипс, гипербола и парабола имеют, кроме приведенных выше, многочисленные геометрические свойства и физические приложения. Например, рис.3.50 может служить иллюстрацией траекторий движения космических объектов, находящихся в окрестности центра притяжения.

Математический форум (помощь с решением задач, обсуждение вопросов по математике).

Кнопка "Поделиться"

Если заметили ошибку, опечатку или есть предложения, напишите в комментариях.

Источник

Как найти фокус на параболе

В алгебре парабола — прежде всего график квадратного трехчлена. Однако существует и геометрическое определение параболы, как совокупности всех точек, расстояние которых от некоторой данной точки (фокуса параболы) равно расстоянию до данной прямой (директрисы параболы). Если парабола задана уравнением, то нужно уметь вычислить координаты ее фокуса.

Инструкция

Идя от обратного, предположим, что парабола задана геометрически, то есть известны ее фокус и директриса. Для простоты расчетов установим систему координат так, чтобы директриса была параллельна оси ординат, фокус лежал на оси абсцисс, а сама ось ординат проходила точно посередине между фокусом и директрисой. Тогда вершина параболы будет совпадать с началом координат.Иными словами, если расстояние между фокусом и директрисой обозначить p, то координаты фокуса будут равны (p/2, 0), а уравнение директрисы — x = -p/2.

Расстояние от любой точки (x, y) до точки фокуса будет равно, по формуле расстояния между точками, √(x – p/2)^2 + y^2). Расстояние от этой же точки до директрисы, соответственно, будет равняться x + p/2.

Приравнивая друг другу эти два расстояния, вы получите уравнение: √(x – p/2)^2 + y^2) = x + p/2.Возводя обе части уравнения в квадрат и раскрывая скобки, вы получите: x^2 – px + (p^2)/4 + y^2 = x^2 + px + (p^2)/4.Упростив выражение, вы придете к окончательной формулировке уравнения параболы: y^2 = 2px.

Из этого видно, что если уравнение параболы можно привести к виду y^2 = kx, то координаты ее фокуса будут равны (k/4, 0). Поменяв переменные местами, вы придете к алгебраическому уравнению параболы y = (1/k)*x^2. Координаты фокуса этой параболы равны (0, k/4).

Парабола, служащая графиком квадратного трехчлена, обычно задается уравнением y = Ax^2 + Bx + C, где A, B, и C — константы. Ось такой параболы параллельна оси ординат.Производная квадратичной функции, заданной трехчленом Ax^2 + Bx + C, равна 2Ax + B. Она обращается в ноль при x = -B/2A. Таким образом, координаты вершины параболы равны (-B/2A, – B^2/(4A) + C).

Такая парабола полностью эквивалентна параболе, заданной уравнением y = Ax^2, сдвинутой путем параллельного переноса на -B/2A по оси абсцисс и на -B^2/(4A) + C по оси ординат. Это легко проверить заменой координат. Следовательно, если вершина параболы, заданной квадратичной функцией, находится в точке (x, y), то фокус этой параболы находится в точке (x, y + 1/(4A).

Подставляя в эту формулу вычисленные на предыдущем шаге значения координат вершины параболы и упрощая выражения, вы окончательно получите:x = – B/2A,
y = – (B^2 – 1)/4A + C.

Войти на сайт

или

Забыли пароль?
Еще не зарегистрированы?

This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.

Источник

Координаты фокуса параболы: как найти, формула

Формулировка параболы в алгебре и геометрии

Что такое фокус параболы, определение

Как найти фокус параболы

Уравнение расчета

Чему равны координаты фокуса

Абсцисса фокуса параболы

Примеры расчета фокусного расстояния в задачах

Текст с ошибкой:

Поиск по содержимому

Парабола

Что такое вершина параболы

Форма и характеристики параболы

Оптическое свойство параболы

Примеры решения

Things You Should Know

References

About This Article

Did this article help you?

Парабола: определение, свойства, построение

Директориальное свойство параболы

Уравнение параболы в полярной системе координат

Геометрический смысл параметра в уравнении параболы

Общие свойства эллипса, гиперболы, параболы

Как найти фокус на параболе

Вам также может понравиться

Как найти координату точки пересечения диагоналей четырехугольника

Как составить отчет по логистике

Формулы для физики как найти путь

Добавить комментарий Отменить ответ