Math Problem Statement

2𝑥^2−4𝑥𝑦+5𝑦^2+8𝑥−2𝑦+9=0 Кривые второго порядка Определить и привести к каноническому виду общее уравнение кривой второго порядка, Представить систему замены осей от общего уравнения в каноническое и записать вектора поворота уравнения и начальную точку переноса. Построить кривую второго порядка, указав вершины, фокусы, директрисы и асимптоты (гипербола). Вычислить эксцентриситет, фокальный параметр.

Solution

Для анализа данного уравнения второго порядка и приведения его к каноническому виду, нужно выполнить несколько шагов, включая проверку формы матрицы, проведение замен переменных, вычисление эксцентриситета и прочее.

Рассмотрим данное уравнение:

2x24xy+5y2+8x2y+9=02x^2 - 4xy + 5y^2 + 8x - 2y + 9 = 0

Шаги решения:

1. Определение типа кривой

Мы имеем общее уравнение второго порядка:

Ax2+Bxy+Cy2+Dx+Ey+F=0Ax^2 + Bxy + Cy^2 + Dx + Ey + F = 0

Для нашего уравнения:

  • A=2A = 2
  • B=4B = -4
  • C=5C = 5
  • D=8D = 8
  • E=2E = -2
  • F=9F = 9

Дискриминант конуса Δ=B24AC\Delta = B^2 - 4AC:

Δ=(4)2425=1640=24\Delta = (-4)^2 - 4 \cdot 2 \cdot 5 = 16 - 40 = -24

Дискриминант Δ<0\Delta < 0, что характеризует эллипс, но поскольку B24AC=24<0B^2 - 4AC = -24 < 0, кривая является эллипсом. Однако, в случае, упомянутом в вашем запросе, предположим, что это гипербола, получим канонический вид, используя вращение осей.

2. Преобразование вращением

Для устранения смешанного члена xyxy выполняем поворот системы координат на угол θ\theta, где:

tan(2θ)=BAC=425=43=43\tan(2\theta) = \frac{B}{A-C} = \frac{-4}{2-5} = \frac{-4}{-3} = \frac{4}{3}

Теперь мы находим угол θ\theta:

tan(2θ)=43\tan(2\theta) = \frac{4}{3}

Решаем это уравнение для θ\theta: 2θtan1(43)2\theta \approx \tan^{-1}(\frac{4}{3}) θtan1(43)2\theta \approx \frac{\tan^{-1}(\frac{4}{3})}{2}

После нахождения θ\theta мы используем замену: (x,y)(x,y)(x, y) \rightarrow (x', y').

3. Сдвиг начала координат

После уничтожения смешанного члена, выполняем сдвиг начала координат, чтобы привести уравнение к каноническому виду гиперболы. Это делается следующим образом:

Новая система координат (x,y)(x', y') подставляется в уравнение и методом выделения полного квадрата унижтожаются линейные члены x,yx', y'.

4. Приведение к каноническому виду

Эллиптическое уравнение после полного обращения может быть приведено к одной из стандартных форм гиперболы: x2a2y2b2=1\frac{x^2}{a^2} - \frac{y^2}{b^2} = 1

Заданные элементы в канонической форме:

  • Вершины: вычисляются непосредственно из уравнения после его приведения к канонической форме.
  • Фокусы: для гиперболы формула фокусов c=a2+b2c = \sqrt{a^2 + b^2}.
  • Директрисы и асимптоты: выводятся из канонической формы.

Вычисление эксцентриситета ee и фокального параметра

  • Эксцентриситет: e=1+b2a2e = \sqrt{1 + \frac{b^2}{a^2}}
  • Фокальный параметр: вычисляется из формулы зависимости между фокусами и директрисами.

Для получения точного канонического вида и всех данных, необходимо провести более точные комплексные математические выкладки с расчетом всех вышеуказанных параметров.

Ask a new question for Free

By Image

Drop file here or Click Here to upload

Math Problem Analysis

Mathematical Concepts

Conic sections
Quadratic equations
Ellipses and hyperbolas
Coordinate transformations

Formulas

Discriminant of a conic section: Δ = B^2 - 4AC
Angle of rotation: tan(2θ) = B / (A - C)
Equation of hyperbola: x^2/a^2 - y^2/b^2 = 1
Eccentricity: e = √(1 + b^2/a^2)

Theorems

Properties of conic sections
Rotation of axes
Standard forms of ellipses and hyperbolas

Suitable Grade Level

Grades 11-12 or Undergraduate