Хипербола

Хипербола је геометријско место тачака у равни за које важи да је разлика растојања од две утврђене тачке стална.
Те фиксне тачке се обележавају са F1{F_1} и F2{F_2} и називају се жиже или фокуси, а стална разлика удаљености ма које тачке хиперболе од фокуса увек се обележава са 2a2a.

  1. Каноничка једначина: x2a2−y2b2=1.\frac{{{x^2}}}{{{a^2}}} - \frac{{{y^2}}}{{{b^2}}} = 1. где је b2=c2−a2.b^2=c^2-a^2. Параметри aa и bb су дужине реалне, односно имагинарне полуосе, док cc представља линеарни ексцентритет.
  2. Нумерички ексентрицитет: e=ca=1+b2a2>1e = \frac{c}{a} = \sqrt {1 + \frac{{{b^2}}}{{{a^2}}}} > 1.
  3. Жиже (фокуси): F1(−c,0), F2(c,0)F_1\left( {-c,0} \right),{\text{ }}F_2\left( { c,0} \right).
  4. Једначине директрисе:x=aex = \frac{a}{e}, x=−aex = - \frac{a}{e}.
  5. Фокални параметар:p=b2ap = \frac{{{b^2}}}{a}.
  6. Фокални радијуси: r1=a+ex{r_1} = a + ex, r2=−a+ex{r_2} = - a + ex
  7. Једначине асимптота хиперболе:  y=baxy=\frac{b}{a}x, y=−baxy=-\frac{b}{a}x.
  8. Тангента у тачки M(x0,y0)M\left( {{x_0},{y_0}} \right): x0xa2−y0yb2=1\frac{{{x_0}x}}{{{a^2}}} - \frac{{{y_0}y}}{{{b^2}}} = 1.
  9. Услов да права y=kx+ny = kx + n буде тангента елипсе: a2k2−b2=n2{a^2}{k^2} - {b^2} = {n^2}.

 hiperbola1

Хипербола је скуп тачака равни за које је апсолутна вредност разлике растојања од две жиже, F1F_1 и F2F_2, стална и једнака 2a2a. Каноничка једначина је x2a2−y2b2=1\frac{x^2}{a^2} - \frac{y^2}{b^2} = 1, жиже су F1(−c,0)F_1(-c, 0) и F2(c,0)F_2(c, 0), а овде важи c2=a2+b2c^2 = a^2 + b^2, па је ексцентрицитет e=cae = \frac{c}{a} већи од 1.

Хипербола има две гране и две асимптоте, y=baxy = \frac{b}{a}x и y=−baxy = -\frac{b}{a}x: гране им се све више приближавају, али их не секу. За скицу прво нацртајте правоугаоник 2a×2b2a \times 2b око центра; асимптоте су праве кроз његове дијагонале. Тангента у тачки (x0,y0)(x_0, y_0) је x0xa2−y0yb2=1\frac{x_0x}{a^2} - \frac{y_0y}{b^2} = 1. Честа грешка је замена знака: код хиперболе се сабира, c2=a2+b2c^2 = a^2 + b^2, а код елипсе одузима.

−8−448−6−4−22460xyr₁r₂F₁F₂M
3
4
0,93
c
5
e
1,67
r₁ − r₂
6
Померајте тачку MM клизачем: растојања r1r_1 и r2r_2 од жижа се мењају, али је њихова разлика увек 2a2a. Мењајте aa и bb: асимптоте y=±baxy = \pm\frac{b}{a}x се отварају и затварају, а гране их прате.

Радио-навигација одређује положај брода или авиона из разлике времена у којима стижу сигнали две станице: све тачке са истом разликом леже на једној хиперболи. Исти принцип користе мреже сензора које лоцирају удар грома.

Сигнал са брода

Две пријемне станице на обали, F1F_1 и F2F_2, удаљене су 10 km. Сигнал са брода стигне у станицу F2F_2 за 0,00002 s раније него у F1F_1, а радио-таласи прелазе 300.000 km у секунди. Поставите координатни систем са почетком у средини између станица, тако да је обала оса xx (јединица 1 km). На којој кривој је брод и колико је удаљен од обале ако је тачно наспрам станице F2F_2?

Решење

  1. Разлика растојања: r1−r2=300 000⋅0,00002=6r_1 - r_2 = 300\,000 \cdot 0{,}00002 = 6 km, па је 2a=62a = 6 и a=3a = 3.
  2. Станице су жиже: 2c=102c = 10, c=5c = 5, а b2=c2−a2=25−9=16b^2 = c^2 - a^2 = 25 - 9 = 16. Брод је на грани хиперболе x29−y216=1\frac{x^2}{9} - \frac{y^2}{16} = 1 ближој станици F2F_2.
  3. Наспрам F2F_2 је x=5x = 5: 259−y216=1\frac{25}{9} - \frac{y^2}{16} = 1, па је y2=16⋅169y^2 = 16 \cdot \frac{16}{9} и y=163≈5,33y = \frac{16}{3} \approx 5{,}33 km.
  4. Провера: r2=163r_2 = \frac{16}{3}, r1=102+(163)2=11569=343r_1 = \sqrt{10^2 + \left(\frac{16}{3}\right)^2} = \sqrt{\frac{1156}{9}} = \frac{34}{3}, а r1−r2=183=6r_1 - r_2 = \frac{18}{3} = 6.

Одговор: Брод је на десној грани хиперболе x29−y216=1\frac{x^2}{9} - \frac{y^2}{16} = 1, око 5,33 km од обале.

Задатак за вежбу

Хипербола има реалну полуосу a=4a = 4 и жиже у тачкама (±5,0)(\pm 5, 0). Напишите њену једначину, једначине асимптота и ексцентрицитет.

Прикажи решење

b2=c2−a2=25−16=9b^2 = c^2 - a^2 = 25 - 16 = 9, па је x216−y29=1\frac{x^2}{16} - \frac{y^2}{9} = 1. Асимптоте су y=±34xy = \pm\frac{3}{4}x, а e=54=1,25e = \frac{5}{4} = 1{,}25.