Тема . Аналитическая геометрия

.04 Кривые второго порядка. Эллипс, гипербола, парабола.

Вспоминай формулы по каждой теме
Решай новые задачи каждый день
Вдумчиво разбирай решения
ШКОЛКОВО.
Готовиться с нами - ЛЕГКО!
Подтемы раздела аналитическая геометрия
Решаем задачу:

Ошибка.
Попробуйте повторить позже

Задача 1#74369

При помощи алгоритма поиска собственных чисел, собственных векторов, и ортогональной замены координат привести следующую кривую второго порядка к каноническому виду

4x2 − 4xy + y2 − 2x − 14y + 7 = 0
Показать ответ и решение

1. Матрица квадратичной части имеет вид

     (        )
Q  =   4   − 2
      − 2   1

Её собственные числа - это корни уравнения

det(Q − λE ) = 0

Вычисляя, получим, что λ1 = 0  , λ2 = 5  .

2. Следовательно, после ортогональной замены координат при  2
x   будет стоять коэффициент 0  , а при y2   будет коэффициент 5  . Проверим это. Для этого найдем матрицу этой замены, то есть матрицу, составленную из собственных векторов матрицы Q  .

Собственный вектор, соответствующий λ1   будет, например,      (  )
       1
v1 =   2
       1 . Отнормируем его и получим       (  )
        1
      |( 2|)   ( -1-)
-v1 = -√1--= ( √5-)
|v1|   -52      √2-
                 5 .

Собственный вектор, соответствующий λ2   будет, например,      (   )
      − 2
v2 =
       1 . Отнормируем его и получим       (   )
      | − 2|   (   )
      (   )      −√2-
-v2 = --1√--- = (  5)
|v2|     5       1√--
                  5 .

Следовательно, матрица перехода C  будет такой:

     (        )
       1√-- −√-2
C  = ( 25   15)
       √5- √5-

3. Сделаем соответствующую замену координат, то есть замену

(  )   (        )  (  )
  x       1√5- −√25-   x′
     = (  2√-- √1)    ′
  y        5   5    y

Подставляя это всё дело в исходное уравнение

4x2 − 4xy + y2 − 2x − 14y + 7 = 0

получим

  √1--′   √2- ′2     √1- ′  √2--′  √2- ′  √1--′    √2--′
4(  5x −   5 y)  − 4( 5 x −   5y )( 5 x +   5y )+ (  5x +

+ √1-y′)2 − 2(√1-x′ − √2-y′)− 14(√2-x ′ + √1-y′)+ 7 = 0
    5          5      5          5       5

Аккуратно всё раскрывая и сокращая, получаем такое уравнение в новых координатах:

                       √--     √--
        5y′2         − 6 5x ′ − 2 5y ′ + 7 = 0
заметьте, к◟◝о◜э◞фы -это с.з.

Далее, собираем полный квадрат (в данном случае он только один - при y  ):

       2√5--    1     √--
5(y′2 −----y ′ +-)− 6  5x ′ + 6 = 0
         5      5

      √ --
   ′  --5 2   √ --′
5(y  −  5 ) − 6  5x + 6 = 0

       √--     √ --
5(y′ − -5-)2 = 6 5x′ − 6
        5

      √ --
  ′     5 2   √ -- ′   1
5(y −  -5-) = 6  5(x − √5-)

Осталось сделать сдвиг начала координат по формулам

                       √--
 ′′   ′   1√--  ′′   ′   -5-
x  = x −   5 ,y  = y −   5

И получим уравнение

         √ --
5(y′′)2 = 6  5x′′

         √--
(y′′)2 = 6-5-x′′
         5

Таким образом, видим, что это парабола с параметром      √-
p = 355   .

Ответ:

Парабола         √ -
(y′′)2 = 655x′′

Специальные программы

Все специальные программы

Программа
лояльности v2.0

Приглашай друзей в Школково и получай вознаграждение до 10%!

Крути рулетку
и выигрывай призы!

Крути рулетку и покупай курсы со скидкой, которая привязывается к вашему аккаунту.

Бесплатное онлайн-обучение

Для школьников из приграничных территорий России, проживающих в ДНР, ЛНР, Херсонской, Запорожской, Белгородской, Курской, Брянской областях и Крыму.

Налоговые вычеты

Узнай, как получить налоговый вычет при оплате обучения в «Школково».

Специальное предложение
для учителей

Бесплатный доступ к любому курсу подготовки к ЕГЭ, ОГЭ и олимпиадам от «Школково». Мы с вами делаем общее и важное дело, а потому для нас очень значимо быть чем-то полезными для учителей по всей России!

Вернём деньги за курс
за твою сотку на ЕГЭ

Сдать экзамен на сотку и получить обратно деньги за подготовку теперь вполне реально!

cyberpunkMouse
cyberpunkMouse
Рулетка
Вы можете получить скидку в рулетке!