Skip to main content
LibreTexts - Ukrayinska

11.5: Гіперболи

  • Page ID
    59814
  • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)

    Цілі навчання

    До кінця цього розділу ви зможете:

    • Графік гіперболи з центром в\((0,0)\)
    • Графік гіперболи з центром в\((h,k)\)
    • Визначити конічні перерізи за їх рівняннями

    Перш ніж приступити до роботи, пройдіть цю вікторину про готовність.

    1. Вирішити:\(x^{2}=12\).
      Якщо ви пропустили цю проблему, перегляньте приклад 9.1.
    2. Розгорнути:\((x−4)^{2}\).
      Якщо ви пропустили цю проблему, перегляньте приклад 5.32.
    3. Графік\(y=-\frac{2}{3} x\).
      Якщо ви пропустили цю проблему, перегляньте приклад 3.4.

    Графік Гіпербола з центром в\((0,0)\)

    Останній конічний розріз, який ми розглянемо, називається гіперболою. Ми побачимо, що рівняння гіперболи виглядає так само, як рівняння еліпса, за винятком того, що це різниця, а не сума. Хоча рівняння еліпса і гіперболи дуже схожі, їх графіки дуже різні.

    Ми визначаємо гіперболу як усі точки на площині, де різниця їх відстаней від двох фіксованих точок є постійною. Кожна з нерухомих точок називається вогнищем гіперболи.

    Визначення\(\PageIndex{1}\)

    Гіпербола - це всі точки на площині, де різниця їх відстаней від двох нерухомих точок постійна. Кожна з нерухомих точок називається вогнищем гіперболи.

    На малюнку зображений подвійний ворсовий правий круглий конус, нарізаний площиною, паралельною вертикальній осі конуса, що утворює гіперболу. Цифра маркується â€гіперболая€™.
    Малюнок 11.4.1

    Лінія, що проходить через вогнища, називається поперечною віссю. Дві точки, де поперечна вісь перетинає гіперболу, є кожною вершиною гіперболи. Середина сегмента, що приєднується до вогнищ, називається центром гіперболи. Лінія, перпендикулярна поперечній осі, яка проходить через центр, називається сполученою віссю. Кожен шматок графіка називається гілкою гіперболи.

    На малюнку показані два графіки гіперболи. Перший графік показує вісь x та осі y, які обидва працюють у негативному та позитивному напрямках, але з непоміченими інтервалами. Центр гіперболи - це походження. Вершини і вогнища показані точками, які лежать на поперечній осі, яка є віссю х. Гілки проходять через вершини і відкриваються вліво і вправо. Вісь Y - це сполучена вісь. Другий графік показує вісь x та осі y, які обидва працюють у негативному та додатному напрямках, але з непоміченими інтервалами. Центр гіперболи - це походження. Вершини і вогнища лежать показані точками, які лежать на поперечній осі, яка є віссю y. Гілки проходять через вершини і відкриваються вгору і вниз. Вісь X - це сполучена вісь.
    Малюнок 11.4.2

    Знову наша мета полягає в тому, щоб з'єднати геометрію конічного конуса з алгеброю. Розміщення гіперболи на прямокутній системі координат дає нам таку можливість. На малюнку ми розмістили гіперболу так, щоб вогнища\(((−c,0),(c,0))\) знаходилися на\(x\) -осі, а центр - початок.

    На малюнку зображений графік гіперболи. Графік показує вісь x та осі y, які обидва працюють у негативному та додатному напрямках, але з непоміченими інтервалами. Центр гіперболи - це походження. Вогнища (негативні c, 0) і (c, 0) позначаються точкою і лежать на осі x. Вершини позначаються точкою і лежать на осі х. Гілки проходять через вершини і відкриваються вліво і вправо. Відстань від (від'ємний c, 0) до точки на гілці (x, y) позначається d sub 1. Відстань від (x, y) на гілці до (c, 0) позначається d sub 2.
    Малюнок 11.4.3

    Визначення стверджує, що різниця відстані від вогнищ до точки\((x,y)\) постійна. Так\(|d_{1}−d_{2}|\) це константа, яку ми\(2a\) так назвемо\(|d_{1}-d_{2} |=2 a\). Ми будемо використовувати формулу відстані, щоб привести нас до алгебраїчної формули для еліпса.

    \(\left|d_{1} - d_{2}\right| =2 a\)

    Використовуйте формулу відстані, щоб знайти\(d_{1}, d_{2}\)

    \(\left|\sqrt{(x-(-c))^{2}+(y-0)^{2}}-\sqrt{(x-c)^{2}+(y-0)^{2}}\right|=2 a\)

    Усуньте радикали. Щоб спростити рівняння еліпса, давайте\(c^{2}-a^{2}=b^{2}\).

    \(\frac{x^{2}}{a^{2}}+\frac{y^{2}}{c^{2}-a^{2}}=1\)

    Отже, рівняння гіперболи, зосередженої на початку в стандартному вигляді, таке:

    \(\frac{x^{2}}{a^{2}}-\frac{y^{2}}{b^{2}}=1\)

    Щоб зробити графік гіперболи, корисно буде знати про перехоплення. Ми знайдемо\(x\) -перехоплення і\(y\) -перехоплення за формулою.

    \(x\)-перехоплює

    Нехай\(y=0\).

    \(\begin{aligned} \frac{x^{2}}{a^{2}}-\frac{y^{2}}{b^{2}} &=1 \\ \frac{x^{2}}{a^{2}}-\frac{0^{2}}{b^{2}} &=1 \\ \frac{x^{2}}{a^{2}} &=1 \\ x^{2} &=a^{2} \\ x &=\pm a \end{aligned}\)

    \(x\)-перехоплює є\((a,0)\) і\((−a,0)\).

    \(y\)-перехоплює

    Нехай\(x=0\).

    \(\begin{aligned} \frac{x^{2}}{a^{2}}-\frac{y^{2}}{b^{2}} &=1 \\ \frac{0^{2}}{a^{2}}-\frac{y^{2}}{b^{2}} &=1 \\-\frac{y^{2}}{b^{2}} &=1 \\ y^{2} &=-b^{2} \\ y &=\pm \sqrt{-b^{2}} \end{aligned}\)

    Немає\(y\) -перехоплень.

    \(a, b\)Значення в рівнянні також допомагають нам знайти асимптоти гіперболи. Асимптоти - це перетинаються прямі лінії, до яких наближаються гілки графа, але ніколи не перетинаються, оскільки\(x, y\) значення стають більшими та більшими.

    Щоб знайти асимптоти, ми намалюємо прямокутник, сторони якого перетинають вісь x у вершині\((−a,0),(a,0)\), і перетинаємо\(y\) вісь -в\((0,−b), (0,b)\). Рядки, що містять діагоналі цього прямокутника, є асимптотами гіперболи. Прямокутник і асимптоти не є частиною гіперболи, але вони допомагають нам скласти графік гіперболи.

    На малюнку зображений графік гіперболи. Графік показує вісь x та осі y, які обидва працюють у негативному та додатному напрямках, але з непоміченими інтервалами. Центр гіперболи - це походження. Вершини є (від'ємні a, 0) і (a, 0) і позначаються точкою і лежать на осі x. Точки (0, b) і (0, негативні) лежать на осі y. Існує центральний прямокутник, сторони якого перетинають вісь x у вершині (негативні a, 0) та (a, 0) і перетинають вісь y в (0, b) та (0, від'ємний b). Асимптоти задані y дорівнює b ділиться на раз x, а y дорівнює від'ємному b, поділеному на раз x, і малюються як діагоналі центрального прямокутника. Гілки гіперболи проходять через вершини, відкриваються вліво і вправо, і наближаються до асимптотів.
    Малюнок 11.4.4

    Асимптоти проходять через початок, і ми можемо оцінити їх нахил за допомогою прямокутника, який ми намалювали. Вони мають рівняння\(y=\frac{b}{a} x\) і\(y=-\frac{b}{a} x\).

    Існує два рівняння для гіпербол, в залежності від того, вертикальна або горизонтальна поперечна вісь. Ми можемо визначити, чи горизонтальна поперечна вісь, дивлячись на рівняння. Коли рівняння знаходиться в стандартній формі, якщо\(x^{2}\) -член позитивний, поперечна вісь горизонтальна. Коли рівняння знаходиться в стандартній формі, якщо\(y^{2}\) -член позитивний, поперечна вісь вертикальна.

    Другі рівняння можуть бути виведені аналогічно тому, що ми зробили. Підсумки ми підведемо тут.

    Визначення\(\PageIndex{2}\)

    Стандартна форма рівняння гіперболи з центром\((0,0)\)

    Стандартна форма рівняння гіперболи з центром\((0,0)\), становить

    \(\frac{x^{2}}{a^{2}}-\frac{y^{2}}{b^{2}}=1 \quad\)або\(\quad \frac{y^{2}}{a^{2}}-\frac{x^{2}}{b^{2}}=1\)

    На малюнку зображений графік двох гіпербол. Перший графік показує вісь x та осі y, які обидва працюють у негативному та позитивному напрямках, але з непоміченими інтервалами. Центр гіперболи - це походження. Вершини є (від'ємні a, 0) і (a, 0) і позначаються точкою і лежать на осі x. Точки (0, b) і (0, негативні) лежать на осі y. Існує центральний прямокутник, сторони якого перетинають вісь x у вершині (негативні a, 0) та (a, 0) і перетинають вісь y в (0, b) та (0, від'ємний b). Асимптоти задані y дорівнює b ділиться на раз x, а y дорівнює від'ємному b, поділеному на раз x, і малюються як діагоналі центрального прямокутника. Гілки гіперболи проходять через вершини, відкриваються вліво і вправо, і наближаються до асимптотів. Другий графік показує вісь x та осі y, які обидва працюють у негативному та додатному напрямках, але з непоміченими інтервалами. Центр гіперболи - це походження. Вершини (0, a) і (0, негативні a) і позначаються точкою і лежать на осі y. Точки (0, b) і (0, негативні) лежать на осі y. Існує центральний прямокутник, сторони якого перетинають вісь y у вершині (0, a) та (0, від'ємний a) і перетинають вісь y в (від'ємні b, 0) та (b, 0). Гілки гіперболи проходять через вершини, відкриваються вгору і вниз і наближаються до асимптотів.
    Малюнок 11.4.5

    Зверніть увагу, що, на відміну від рівняння еліпса, знаменник не завжди\(a^{2}\) і знаменник не\(y^{2}\) завжди\(b^{2}\).\(x^{2}\)

    Зверніть увагу, що коли\(x^{2}\) -термін позитивний, поперечна вісь знаходиться на\(x\) -осі. Коли\(y^{2}\) -термін позитивний, поперечна вісь знаходиться на\(y\) -осі.

    Стандартні форми рівняння гіперболи з центром\((0,0)\)

    \(\frac{x^{2}}{a^{2}}-\frac{y^{2}}{b^{2}}=1\) \(\frac{y^{2}}{a^{2}}-\frac{x^{2}}{b^{2}}=1\)
    Орієнтація \ (\ frac {x^ {2}} {a^ {2}} -\ frac {y^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">Поперечна вісь на\(x\) -осі.
    Відкриває ліворуч і праворуч
    \ (\ frac {y^ {2}} {a^ {2}} -\ frac {x^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">Поперечна вісь на\(y\) -осі.
    Відкриває вгору і вниз
    Вершини \ (\ розрив {x^ {2}} {a^ {2}} -\ розрив {y^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">\((-a, 0),(a, 0)\) \ (\ розрив {y^ {2}} {a^ {2}} -\ розрив {x^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">\((0,-a),(0, a)\)
    \(x\)-перехоплює \ (\ розрив {x^ {2}} {a^ {2}} -\ розрив {y^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">\((-a, 0),(a, 0)\) \ (\ розрив {y^ {2}} {a^ {2}} -\ розрив {x^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">немає
    \(y\)-перехоплює \ (\ розрив {x^ {2}} {a^ {2}} -\ розрив {y^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">немає \ (\ розрив {y^ {2}} {a^ {2}} -\ розрив {x^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">\((0,-a),(0, a)\)
    Прямокутник \ (\ розрив {x^ {2}} {a^ {2}} -\ frac {y^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">Використовувати\(( \pm a, 0)(0, \pm b)\) \ (\ frac {y^ {2}} {a^ {2}} -\ розрив {x^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">Використовувати\((0, \pm a)( \pm b, 0)\)
    Асимптоти \ (\ розрив {x^ {2}} {a^ {2}} -\ розрив {y^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">\(y=\frac{b}{a} x, y=-\frac{b}{a} x\) \ (\ розрив {y^ {2}} {a^ {2}} -\ розрив {x^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">\(y=\frac{a}{b} x, y=-\frac{a}{b} x\)
    Таблиця 11.4.1

    Ми будемо використовувати ці властивості для графування гіпербол.

    Приклад\(\PageIndex{1}\) How to Graph a Hyperbola with Center \((0,0)\)

    Графік\(\frac{x^{2}}{25}-\frac{y^{2}}{4}=1\).

    Рішення:

    Крок 1: Запишіть рівняння в стандартній формі. Рівняння знаходиться в стандартній формі. \(\frac{x^{2}}{25}-\frac{y^{2}}{4}=1\)
    Крок 2: Визначте, горизонтальна чи вертикальна поперечна вісь. Оскільки\(x^{2}\) -термін позитивний, поперечна вісь горизонтальна. Поперечна вісь горизонтальна.
    Крок 3: Знайдіть вершини. З тих\(a^{2}=25\) пір\(a=\pm 5\). Вершини знаходяться на\(x\) -осі. \((-5,0),(5,0)\)
    Крок 4: Намалюйте прямокутник, зосереджений на початковому перетині однієї\(\pm a\) осі, а іншу на\(\pm b\).

    Так як\(a=\pm 5\), прямокутник буде перетинати\(x\) -вісь у вершині.

    Так як\(b=\pm 2\) прямокутник буде перетинатися з\(y\) -віссю в\((0,-2)\) і\((0,2)\).

    Скріншот (148) .png

    Крок 5: Намалюйте асимптоти—лінії через діагоналі прямокутника.

    Асимптоти мають рівняння\(y=\frac{5}{2} x, y=-\frac{5}{2} x\). Скріншот (149) .png
    Крок 6: Намалюйте дві гілки гіперболи. Почніть з кожної вершини і використовуйте асимптоти як орієнтир. Знімок екрана (150) .png
    Таблиця 11.4.2
    Вправа\(\PageIndex{1}\)

    Графік\(\frac{x^{2}}{16}-\frac{y^{2}}{4}=1\).

    Відповідь
    Графік показує вісь x та y, які обидва працюють у негативному та додатному напрямках, але з немаркованими інтервалами, при цьому асимптоти y дорівнюють плюс-мінус півтора рази x, і гілки, які проходять через вершини (плюс-мінус 4, 0) і відкриваються вліво і вправо.
    Малюнок 11.4.9
    Вправа\(\PageIndex{2}\)

    Графік\(\frac{x^{2}}{9}-\frac{y^{2}}{16}=1\).

    Відповідь
    Графік показує вісь x та y, які обидва працюють у негативному та додатному напрямках, але з немаркованими інтервалами, при цьому асимптоти y дорівнюють плюс-мінус чотири третини разів x, а гілки, які проходять через вершини (плюс або мінус 3, 0) і відкриті вліво і вправо.
    Малюнок 11.4.10

    Підсумовуємо кроки для довідки.

    Графік a Гіпербола з центром\((0,0)\)

    1. Запишіть рівняння в стандартному вигляді.
    2. Визначте, горизонтальна або вертикальна поперечна вісь.
    3. Знайдіть вершини.
    4. Намалюйте прямокутник, центрований у початковій точці, що перетинає одну вісь,\(±a\) а іншу в\(±b\).
    5. Намалюйте асимптоти—лінії через діагоналі прямокутника.
    6. Намалюйте дві гілки гіперболи.

    Іноді рівняння для гіперболи потрібно спочатку помістити в стандартну форму, перш ніж ми його графуємо.

    Приклад\(\PageIndex{2}\)

    Графік\(4 y^{2}-16 x^{2}=64\).

    Рішення:

      \(4 y^{2}-16 x^{2}=64\)
    Щоб записати рівняння в стандартній формі, розділіть кожен член на,\(64\) щоб рівняння було рівним\(1\). \(\frac{4 y^{2}}{64}-\frac{16 x^{2}}{64}=\frac{64}{64}\)
    Спростити. \(\frac{y^{2}}{16}-\frac{x^{2}}{4}=1\)
    Оскільки\(y^{2}\) -термін позитивний, поперечна вісь вертикальна. З тих\(a^{2}=16\) пір\(a=\pm 4\).  
    Вершини знаходяться на\(y\) -осі,\((0,-a),(0, a)\). З тих\(b^{2}=4\) пір\(b=\pm 2\). \((0,-4),(0,4)\)
    Намалюйте прямокутник, що перетинає\(x\) -вісь at\((-2,0),(2,0)\) та\(y\) -вісь у вершині. Намалюйте асимптоти через діагоналі прямокутника. Намалюйте дві гілки гіперболи. .
    Таблиця 11.4.3
    Вправа\(\PageIndex{3}\)

    Графік\(4 y^{2}-25 x^{2}=100\).

    Відповідь
    Графік показує вісь x і y, які обидва йдуть у негативному і додатному напрямках, але з немаркованими інтервалами, при цьому асимптоти y дорівнює плюс-мінус п'ятиполовинки раз x, і гілки, які проходять через вершини (0, плюс або мінус 5) і відкриваються вгору і вниз.
    Малюнок 11.4.12
    Вправа\(\PageIndex{4}\)

    Графік\(25 y^{2}-9 x^{2}=225\).

    Відповідь
    Графік показує вісь x та y, які обидва працюють у негативному та додатному напрямках, але з немаркованими інтервалами, при цьому асимптоти y дорівнюють плюс-мінус три п'яті рази x, а гілки, які проходять через вершини (0, плюс або мінус 3) і відкриваються вгору і вниз.
    Малюнок 11.4.13

    Графік Гіпербола з центром в\((h,k)\)

    Гіперболи не завжди зосереджені на походженні. Коли гіпербола зосереджена на\((h,k)\) рівняннях трохи змінюється, як відображено в таблиці.

    Стандартні форми рівняння гіперболи з центром\((h,k)\)

    \(\frac{(x-h)^{2}}{a^{2}}-\frac{(y-k)^{2}}{b^{2}}=1\) \(\frac{(y-k)^{2}}{a^{2}}-\frac{(x-h)^{2}}{b^{2}}=1\)
    Орієнтація \ (\ frac {(x-h) ^ {2}} {a^ {2}} -\ frac {(y-k) ^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">Поперечна вісь горизонтальна. Відкриває ліворуч і праворуч \ (\ frac {(y-k) ^ {2}} {a^ {2}} -\ frac {(x-h) ^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">Поперечна вісь вертикальна. Відкриває вгору і вниз
    Центр \ (\ розрив {(x-h) ^ {2}} {a^ {2}} -\ розрив {(y-k) ^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">\((h,k)\) \ (\ розрив {(y-k) ^ {2}} {a^ {2}} -\ розрив {(x-h) ^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">\((h,k)\)
    Вершини \ (\ frac {(x-h) ^ {2}} {a^ {2}} -\ frac {(y-k) ^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">\(a\) одиниці ліворуч і праворуч від центру \ (\ frac {(y-k) ^ {2}} {a^ {2}} -\ frac {(x-h) ^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">\(a\) одиниці вище і нижче центру
    Прямокутник \ (\ frac {(x-h) ^ {2}} {a^ {2}} -\ frac {(y-k) ^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">Використовуйте\(a\) одиниці вліво/праворуч від центральних\(b\) одиниць над/нижче центру \ (\ frac {(y-k) ^ {2}} {a^ {2}} -\ frac {(x-h) ^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">Використовуйте\(a\) одиниці над/нижче центральних\(b\) одиниць ліво/праворуч від центру
    Таблиця 11.4.4
    Приклад\(\PageIndex{3}\) How to Graph a Hyperbola with Center \((h,k)\)

    Графік\(\frac{(x-1)^{2}}{9}-\frac{(y-2)^{2}}{16}=1\)

    Рішення:

    Крок 1: Запишіть рівняння в стандартній формі. Рівняння знаходиться в стандартній формі. \(\frac{(x-1)^{2}}{9}-\frac{(y-2)^{2}}{16}=1\)
    Крок 2: Визначте, горизонтальна чи вертикальна поперечна вісь. Оскільки\(x^{2}\) -термін позитивний, гіпербола відкривається вліво і вправо. Поперечна вісь горизонтальна. Гіпербола відкривається вліво і вправо.
    Крок 3: Знайдіть центр і\(a, b\). \(h=1\)і\(k=2\)
    \(a^{2}=9\)
    \(b^{2}=16\)

    \(\begin{array} {c} \frac{\left(\stackrel{\color{red}{x-h}}{\color{black}{x-1}} \right)^{2}}{9} - \frac{\left(\stackrel{\color{red}{y-k}}{\color{black}{y-2}} \right)^{2}}{16} = 1 \end{array}\)

    Центр:\((1,2)\)

    \(a=3\)

    \(b=4\)

    Крок 4: Намалюйте прямокутник по центру при\((h,k)\) використанні\(a,b\).

    Відзначте центр,\((1,2)\).

    Намалюйте прямокутник, який проходить через точки\(3\) одиниць вліво/праворуч від центру та\(4\) одиниць вище та нижче центру.

    Скріншот (151) .png
    Крок 5: Намалюйте асимптоти—лінії через діагоналі прямокутника. Відзначте вершини. Намалюйте діагоналі. Позначте вершини, які знаходяться на\(3\) одиницях прямокутника ліворуч і праворуч від центру. Скріншот (152) .png
    Крок 6: Намалюйте дві гілки гіперболи. Почніть з кожної вершини і використовуйте асимптоти як орієнтир. Скріншот (153) .png
    Таблиця 11.4.5
    Вправа\(\PageIndex{5}\)

    Графік\(\frac{(x-3)^{2}}{25}-\frac{(y-1)^{2}}{9}=1\).

    Відповідь
    Графік показує вісь x та вісь y, які обидва працюють у негативному та позитивному напрямках, але з немаркованими інтервалами, з асимптотою, яка проходить через (негативний 2, негативний 2) та (8, 4) та асимптотою, яка проходить через (негативний 2, 4) та (8, негативний 2), та гілками, що проходять через вершини ( негативні 2, 2) і (8, 2) і відкривається вліво і вправо.
    Малюнок 11.4.17
    Вправа\(\PageIndex{6}\)

    Графік\(\frac{(x-2)^{2}}{4}-\frac{(y-2)^{2}}{9}=1\).

    Відповідь
    Графік показує вісь x та вісь y, які обидва проходять у негативному та позитивному напрямках, але з непоміченими інтервалами, з центром (2, 2), асимптотою, яка проходить через (0, негативний 1) та (4, 5) та асимптотою, яка проходить через (0, 5) та (4, негативний 1), та гілки, що проходять через вершини (0, 2) і (4, 2) і відкривається вліво і вправо.
    Малюнок 11.4.18

    Ми підсумовуємо кроки для зручності ознайомлення.

    Графік a Гіпербола з центром\((h,k)\)

    1. Запишіть рівняння в стандартному вигляді.
    2. Визначте, горизонтальна або вертикальна поперечна вісь.
    3. Знайдіть центр і\(a,b\).
    4. Намалюйте прямокутник по центру\((h,k)\) за допомогою\(a,b\).
    5. Намалюйте асимптоти—лінії через діагоналі прямокутника. Відзначте вершини.
    6. Намалюйте дві гілки гіперболи.

    Будьте обережні, коли ви ідентифікуєте центр. Стандартне рівняння має\(x−h\) і\(y−k\) з центром як\((h,k)\).

    Приклад\(\PageIndex{4}\)

    Графік\(\frac{(y+2)^{2}}{9}-\frac{(x+1)^{2}}{4}=1\).

    Рішення:

      .
    Оскільки\(y^{2}\) -термін позитивний, гіпербола відкривається вгору і вниз. .
    Знайдіть центр,\((h,k)\). Центр:\((-1,-2)\)
    Знайти\(a,b\). \(a=3 b=2\)
    Намалюйте прямокутник, який проходить через точки\(3\) одиниць вище і нижче центру та
    \(2\) одиниць вліво/праворуч від центру.
    Намалюйте асимптоти—лінії через діагоналі прямокутника.
    Відзначте вершини.
    Графік гілок.
    .
    Таблиця 11.4.6
    Вправа\(\PageIndex{7}\)

    Графік\(\frac{(y+3)^{2}}{16}-\frac{(x+2)^{2}}{9}=1\).

    Відповідь
    Графік показує вісь x та вісь y, які обидва проходять у негативному та позитивному напрямках, але з немаркованими інтервалами, з центром в (негативний 2, негативний 3), асимптотою, яка проходить через (негативний 5, негативний 7) та (1, 1) та асимптоту, яка проходить через (негативний 5, 1) та (1, 7) та гілки які проходять через вершини (негативні 2, 1) і (негативні 2, негативні 7) і відкриваються вгору і вниз.
    Малюнок 11.4.22
    Вправа\(\PageIndex{8}\)

    Графік\(\frac{(y+2)^{2}}{9}-\frac{(x+2)^{2}}{9}=1\).

    Відповідь
    Графік показує вісь x та вісь y, які обидва проходять у негативному та позитивному напрямках, але з немаркованими інтервалами, з центром в (негативний 2, негативний 2), асимптотою, яка проходить через (негативний 5, негативний 5) та (1, 1) та асимптоту, яка проходить через (негативний 5, 1) та (1, негативний 5), і гілки, які проходять через вершини (негативні 2, 1) і (негативні 2, негативні 5) і відкриваються вгору і вниз.
    Малюнок 11.4.23

    Знову ж таки, іноді нам доводиться ставити рівняння в стандартній формі як наш перший крок.

    Приклад\(\PageIndex{5}\)

    Запишіть рівняння в стандартній формі і графі\(4 x^{2}-9 y^{2}-24 x-36 y-36=0\).

    Рішення:

      .
    Щоб дістатися до стандартної форми, заповніть квадрати. .
      .
      .
    Розділіть кожен член на\(36\), щоб отримати константу бути\(1\). .
      .
    Оскільки\(x^{2}\) -термін позитивний, гіпербола відкривається вліво і вправо.  
    Знайдіть центр,\((h,k)\). Центр:\((3, -2)\)
    Знайти\(a,b\).

    \(a=3\)

    \(b=4\)

    Намалюйте прямокутник, який проходить через точки\(3\) одиниць вліво/праворуч від центру та\(2\) одиниць вище та нижче центру.
    Намалюйте асимптоти—лінії через діагоналі прямокутника.
    Відзначте вершини.
    Графік гілок.
    .
    Таблиця 11.4.7
    Вправа\(\PageIndex{9}\)
    1. Запишіть рівняння в стандартному вигляді і
    2. Графік\(9 x^{2}-16 y^{2}+18 x+64 y-199=0\).
    Відповідь
    1. \(\frac{(x+1)^{2}}{16}-\frac{(y-2)^{2}}{9}=1\)
    Графік показує вісь x та вісь y, які обидва проходять у негативному та позитивному напрямках, але з непоміченими інтервалами, з центром (негативним 1, 2), асимптотою, яка проходить через (негативний 5, 5) та (3, негативний 1) та асимптоту, яка проходить через (3, 5) та (негативний 5, негативний 1), і гілки, які проходять через вершини (негативні 5, 2) і (3, 2) і відкриваються вліво і вправо.
    Малюнок 11.4.31
    Вправа\(\PageIndex{10}\)
    1. Запишіть рівняння в стандартному вигляді і
    2. Графік\(16 x^{2}-25 y^{2}+96 x-50 y-281=0\).
    Відповідь
    1. \(\frac{(x+3)^{2}}{25}-\frac{(y+1)^{2}}{16}=1\)
    Графік показує вісь x та вісь y, які обидва проходять у негативному та позитивному напрямках, але з немаркованими інтервалами, з центром (негативний 3, негативний 1), асимптотою, яка проходить через (негативний 8, негативний 5) та (2, 3) та асимптотою, яка проходить через (негативний 8, 3) та (2, негативний 5), і гілки, які проходять через вершини (негативні 8, негативні 1) і (2, негативні 1) і відкриваються вліво і вправо.
    Малюнок 11.4.32

    Визначити конічні перерізи за їх рівняннями

    Тепер, коли ми завершили вивчення конічних перерізів, ми розглянемо різні рівняння і розпізнаємо деякі способи ідентифікації конічного конуса за його рівнянням. Коли нам дають рівняння до графіка, корисно визначити конічний, щоб ми знали, які наступні кроки потрібно зробити.

    Ідентифікувати конічний з його рівняння простіше, якщо поставити змінні члени на одній стороні рівняння, а константи - на іншу.

    Конічна Характеристика\(x^{2}\) - і\(y^{2}\) -термінів Приклад
    Парабола \ (x^ {2}\) - і\(y^{2}\)\(x^{2}\) -Терми">Або\(y^{2}\). Тільки одна змінна знаходиться в квадраті. \(x=3 y^{2}-2 y+1\)
    Коло \ (x^ {2}\) - і\(y^{2}\) -терміни">\(x^{2}\) - і\(y^{2}\) - члени мають однакові коефіцієнти. \(x^{2}+y^{2}=49\)
    Еліпс \ (x^ {2}\) - і\(y^{2}\) -терміни">\(x^{2}\) - і\(y^{2}\) - члени мають один і той же знак, різні коефіцієнти. \(4 x^{2}+25 y^{2}=100\)
    Гіпербола \ (x^ {2}\) - і\(y^{2}\) -терміни">\(x^{2}\) - і\(y^{2}\) - члени мають різні знаки, різні коефіцієнти. \(25 y^{2}-4 x^{2}=100\)
    Таблиця 11.4.8
    Приклад\(\PageIndex{6}\)

    Визначте графік кожного рівняння як коло, параболу, еліпс або гіперболу.

    1. \(9 x^{2}+4 y^{2}+56 y+160=0\)
    2. \(9 x^{2}-16 y^{2}+18 x+64 y-199=0\)
    3. \(x^{2}+y^{2}-6 x-8 y=0\)
    4. \(y=-2 x^{2}-4 x-5\)

    Рішення:

    а.\(x^{2}\) - і\(y^{2}\) -терміни мають один і той же знак і різні коефіцієнти.

    \(9 x^{2}+4 y^{2}+56 y+160=0\)

    Еліпс

    б.\(x^{2}\) - і\(y^{2}\) -терміни мають різні знаки і різні коефіцієнти.

    \(9 x^{2}-16 y^{2}+18 x+64 y-199=0\)

    Гіпербола

    c\(x^{2}\) - і\(y^{2}\) -терміни мають однакові коефіцієнти.

    \(x^{2}+y^{2}-6 x-8 y=0\)

    Коло

    d Тільки одна змінна,\(x\), знаходиться в квадраті.

    \(y=-2 x^{2}-4 x-5\)

    Парабола

    Вправа\(\PageIndex{11}\)

    Визначте графік кожного рівняння як коло, параболу, еліпс або гіперболу.

    1. \(x^{2}+y^{2}-8 x-6 y=0\)
    2. \(4 x^{2}+25 y^{2}=100\)
    3. \(y=6 x^{2}+2 x-1\)
    4. \(16 y^{2}-9 x^{2}=144\)
    Відповідь
    1. Коло
    2. Еліпс
    3. Парабола
    4. Гіпербола
    Вправа\(\PageIndex{12}\)

    Визначте графік кожного рівняння як коло, параболу, еліпс або гіперболу.

    1. \(16 x^{2}+9 y^{2}=144\)
    2. \(y=2 x^{2}+4 x+6\)
    3. \(x^{2}+y^{2}+2 x+6 y+9=0\)
    4. \(4 x^{2}-16 y^{2}=64\)
    Відповідь
    1. Еліпс
    2. Парабола
    3. Коло
    4. Гіпербола

    Отримайте доступ до цих онлайн-ресурсів для отримання додаткових інструкцій та практики з гіперболами.

    • Графік гіперболи з центром на початку
    • Графік гіперболи з центром не біля початку
    • Графік гіперболи в загальному вигляді
    • Визначення конічних перерізів у загальному вигляді

    Ключові поняття

    • Гіпербола: Гіпербола - це всі точки на площині, де різниця їх відстаней від двох фіксованих точок постійна.
    На малюнку зображений подвійний ворсовий правий круглий конус, нарізаний площиною, паралельною вертикальній осі конуса, що утворює гіперболу. Малюнок позначений як «гіпербола».
    Малюнок 11.4.1
    • Кожна з нерухомих точок називається вогнищем гіперболи.
      Лінія, що проходить через вогнища, називається поперечною віссю.
      Дві точки, де поперечна вісь перетинає гіперболу, є кожною вершиною гіперболи.
      Середина сегмента, що приєднується до вогнищ, називається центром гіперболи.
      Лінія, перпендикулярна поперечній осі, яка проходить через центр, називається сполученою віссю.
      Кожен шматок графіка називається гілкою гіперболи.
      На малюнку показані два графіки гіперболи. Перший графік показує вісь x та осі y, які обидва працюють у негативному та позитивному напрямках, але з непоміченими інтервалами. Центр гіперболи - це походження. Вершини і вогнища показані точками, які лежать на поперечній осі, яка є віссю х. Гілки проходять через вершини і відкриваються вліво і вправо. Вісь Y - це сполучена вісь. Другий графік показує вісь x та осі y, які обидва працюють у негативному та додатному напрямках, але з непоміченими інтервалами. Центр гіперболи - це походження. Вершини і вогнища лежать показані точками, які лежать на поперечній осі, яка є віссю y. Гілки проходять через вершини і відкриваються вгору і вниз. Вісь X - це сполучена вісь.

    Малюнок 11.4.2

    Стандартні форми рівняння гіперболи з центром\((0,0)\)

    \(\frac{x^{2}}{a^{2}}-\frac{y^{2}}{b^{2}}=1\) \(\frac{y^{2}}{a^{2}}-\frac{x^{2}}{b^{2}}=1\)
    Орієнтація \ (\ frac {x^ {2}} {a^ {2}} -\ frac {y^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">Поперечна вісь на\(x\) -осі.
    Відкриває ліворуч і праворуч
    \ (\ frac {y^ {2}} {a^ {2}} -\ frac {x^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">Поперечна вісь на\(y\) -осі.
    Відкриває вгору і вниз
    Вершини \ (\ розрив {x^ {2}} {a^ {2}} -\ розрив {y^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">\((-a, 0),(a, 0)\) \ (\ розрив {y^ {2}} {a^ {2}} -\ розрив {x^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">\((0,-a),(0, a)\)
    \(x\)-перехоплює \ (\ розрив {x^ {2}} {a^ {2}} -\ розрив {y^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">\((-a, 0),(a, 0)\) \ (\ розрив {y^ {2}} {a^ {2}} -\ розрив {x^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">немає
    \(y\)-перехоплює \ (\ розрив {x^ {2}} {a^ {2}} -\ розрив {y^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">немає \ (\ розрив {y^ {2}} {a^ {2}} -\ розрив {x^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">\((0,-a),(0, a)\)
    Прямокутник \ (\ розрив {x^ {2}} {a^ {2}} -\ frac {y^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">Використовувати\(( \pm a, 0)(0, \pm b)\) \ (\ frac {y^ {2}} {a^ {2}} -\ розрив {x^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">Використовувати\((0, \pm a)( \pm b, 0)\)
    Асимптоти \ (\ розрив {x^ {2}} {a^ {2}} -\ розрив {y^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">\(y=\frac{b}{a} x, y=-\frac{b}{a} x\) \ (\ розрив {y^ {2}} {a^ {2}} -\ розрив {x^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">\(y=\frac{a}{b} x, y=-\frac{a}{b} x\)
    Таблиця 11.4.1
    • Як графувати гіперболу в центрі\((0,0)\).
      1. Запишіть рівняння в стандартному вигляді.
      2. Визначте, горизонтальна або вертикальна поперечна вісь.
      3. Знайдіть вершини.
      4. Намалюйте прямокутник, центрований у початковій точці, що перетинає одну вісь,\(±a\) а іншу в\(±b\).
      5. Намалюйте асимптоти—лінії через діагоналі прямокутника.
      6. Намалюйте дві гілки гіперболи.

    Стандартні форми рівняння гіперболи з центром\((h,k)\)

    \(\frac{(x-h)^{2}}{a^{2}}-\frac{(y-k)^{2}}{b^{2}}=1\) \(\frac{(y-k)^{2}}{a^{2}}-\frac{(x-h)^{2}}{b^{2}}=1\)
    Орієнтація \ (\ frac {(x-h) ^ {2}} {a^ {2}} -\ frac {(y-k) ^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">Поперечна вісь горизонтальна. Відкриває ліворуч і праворуч \ (\ frac {(y-k) ^ {2}} {a^ {2}} -\ frac {(x-h) ^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">Поперечна вісь вертикальна. Відкриває вгору і вниз
    Центр \ (\ розрив {(x-h) ^ {2}} {a^ {2}} -\ розрив {(y-k) ^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">\((h,k)\) \ (\ розрив {(y-k) ^ {2}} {a^ {2}} -\ розрив {(x-h) ^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">\((h,k)\)
    Вершини \ (\ frac {(x-h) ^ {2}} {a^ {2}} -\ frac {(y-k) ^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">\(a\) одиниці ліворуч і праворуч від центру \ (\ frac {(y-k) ^ {2}} {a^ {2}} -\ frac {(x-h) ^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">\(a\) одиниці вище і нижче центру
    Прямокутник \ (\ frac {(x-h) ^ {2}} {a^ {2}} -\ frac {(y-k) ^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">Використовуйте\(a\) одиниці вліво/праворуч від центральних\(b\) одиниць над/нижче центру \ (\ frac {(y-k) ^ {2}} {a^ {2}} -\ frac {(x-h) ^ {2}} {b^ {2}} =1\) ">Використовуйте\(a\) одиниці над/нижче центральних\(b\) одиниць ліво/праворуч від центру
    Таблиця 11.4.4
    • Як графувати гіперболу в центрі\((h,k)\).
      1. Запишіть рівняння в стандартному вигляді.
      2. Визначте, горизонтальна або вертикальна поперечна вісь.
      3. Знайдіть центр і\(a,b\).
      4. Намалюйте прямокутник по центру\((h,k)\) за допомогою\(a,b\).
      5. Намалюйте асимптоти—лінії через діагоналі прямокутника. Відзначте вершини.
      6. Намалюйте дві гілки гіперболи.
    Конічна Характеристика\(x^{2}\) - і\(y^{2}\) -термінів Приклад
    Парабола \ (x^ {2}\) - і\(y^{2}\)\(x^{2}\) -Терми">Або\(y^{2}\). Тільки одна змінна знаходиться в квадраті. \(x=3 y^{2}-2 y+1\)
    Коло \ (x^ {2}\) - і\(y^{2}\) -терміни">\(x^{2}\) - і\(y^{2}\) - члени мають однакові коефіцієнти. \(x^{2}+y^{2}=49\)
    Еліпс \ (x^ {2}\) - і\(y^{2}\) -терміни">\(x^{2}\) - і\(y^{2}\) - члени мають один і той же знак, різні коефіцієнти. \(4 x^{2}+25 y^{2}=100\)
    Гіпербола \ (x^ {2}\) - і\(y^{2}\) -терміни">\(x^{2}\) - і\(y^{2}\) - члени мають різні знаки, різні коефіцієнти. \(25 y^{2}-4 x^{2}=100\)
    Таблиця 11.4.8

    Глосарій

    гіпербола
    Гіпербола визначається як всі точки на площині, де різниця їх відстаней від двох фіксованих точок постійна.