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v1 · padrão canônico

Lección 25 — Cónicas: elipse, parábola, hipérbola

Las tres cónicas y sus ecuaciones canónicas. Foco-directriz, excentricidad. Aplicaciones en órbitas planetarias y antenas.

Used in: 1.º ano EM (15–16 anos) · Equiv. Math II japonês §II.4 · Equiv. Klasse 11 alemã Analytische Geometrie

x2a2+y2b2=1,y2=4px,x2a2y2b2=1\frac{x^2}{a^2} + \frac{y^2}{b^2} = 1, \qquad y^2 = 4px, \qquad \frac{x^2}{a^2} - \frac{y^2}{b^2} = 1
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Ecuaciones canónicas

Elipse

Suma de las distancias a 2 focos es constante: x2a2+y2b2=1\frac{x^2}{a^2} + \frac{y^2}{b^2} = 1

Donde a>b>0a > b > 0. Focos en (±c,0)(\pm c, 0) con c=a2b2c = \sqrt{a^2 - b^2}. Eje mayor =2a= 2a, menor =2b= 2b. Excentricidad e=c/a[0,1)e = c/a \in [0, 1). Cuando a=ba = b, es círculo.

Parábola

Distancia al foco == distancia a la directriz: y2=4pxy^2 = 4px

Foco en (p,0)(p, 0), directriz x=px = -p.

Hipérbola

Diferencia de las distancias a 2 focos es constante: x2a2y2b2=1\frac{x^2}{a^2} - \frac{y^2}{b^2} = 1

Focos en (±c,0)(\pm c, 0) con c=a2+b2c = \sqrt{a^2 + b^2}. Excentricidad e=c/a>1e = c/a > 1. Asíntotas y=±(b/a)xy = \pm (b/a) x.

Tabla de las tres cónicas

CónicaEcuación canónicaExcentricidadFoco(s)Definición
Círculox2+y2=r2x^2 + y^2 = r^2e=0e = 0centrodist. al centro =r= r
Elipsex2/a2+y2/b2=1x^2/a^2 + y^2/b^2 = 10<e<10 < e < 1(±c,0)(\pm c, 0)r1+r2=2ar_1 + r_2 = 2a
Parábolay2=4pxy^2 = 4pxe=1e = 1(p,0)(p, 0)r=r = dist. a la directriz
Hipérbolax2/a2y2/b2=1x^2/a^2 - y^2/b^2 = 1e>1e > 1(±c,0)(\pm c, 0)r1r2=2a\|r_1 - r_2\| = 2a

Forma general de cónica

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

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

  • Δ<0\Delta < 0: elipse (o círculo si A=C,B=0A=C, B=0).
  • Δ=0\Delta = 0: parábola.
  • Δ>0\Delta > 0: hipérbola.

Exercise list

35 exercises · 8 with worked solution (25%)

Application 20Modeling 12Challenge 2Proof 1
  1. Ex. 25.1Application
    Identifica la cónica: x2/9+y2/4=1x^2/9 + y^2/4 = 1. (Resp.: elipse.)
  2. Ex. 25.2Application
    Vértices de la elipse x2/25+y2/16=1x^2/25 + y^2/16 = 1. (Resp.: (±5,0)(\pm 5, 0) y (0,±4)(0, \pm 4).)
  3. Ex. 25.3ApplicationAnswer key
    Excentricidad de la elipse x2/25+y2/9=1x^2/25 + y^2/9 = 1. (Resp.: 4/54/5.)
  4. Ex. 25.4Application
    Foco de la parábola y2=8xy^2 = 8x. (Resp.: (2,0)(2, 0).)
  5. Ex. 25.5Application
    Directriz de y2=12xy^2 = 12x.
  6. Ex. 25.6Application
    Asíntotas de x2/4y2/9=1x^2/4 - y^2/9 = 1. (Resp.: y=±32xy = \pm \frac{3}{2}x.)
  7. Ex. 25.7Application
    Identifica: x2/16y2/9=1x^2/16 - y^2/9 = 1.
  8. Ex. 25.8Application
    Ecuación de la elipse con vértices (±5,0)(\pm 5, 0) y foco (±3,0)(\pm 3, 0).
  9. Ex. 25.9Application
    Ecuación de la parábola con vértice en el origen y foco en (2,0)(2, 0).
  10. Ex. 25.10Application
    Ecuación de la hipérbola con vértices (±4,0)(\pm 4, 0) y foco (±5,0)(\pm 5, 0).
  11. Ex. 25.11Application
    La elipse 4x2+9y2=364x^2 + 9y^2 = 36: ¿vértices? (Resp.: (±3,0),(0,±2)(\pm 3, 0), (0, \pm 2).)
  12. Ex. 25.12Application
    Esboza y2=4xy^2 = 4x y marca foco y directriz.
  13. Ex. 25.13ApplicationAnswer key
    x2/16+y2/16=1x^2/16 + y^2/16 = 1: ¿qué cónica? (Resp.: círculo r=4r=4.)
  14. Ex. 25.14ApplicationAnswer key
    La elipse x2/9+y2/16=1x^2/9 + y^2/16 = 1 tiene su eje mayor ¿en qué dirección? (Resp.: vertical.)
  15. Ex. 25.15ApplicationAnswer key
    Longitud del eje mayor de la elipse 4x2+25y2=1004x^2 + 25y^2 = 100. (Resp.: 10.)
  16. Ex. 25.16Application
    Verifica si (3,0)(3, 0) está sobre la elipse x2/9+y2/4=1x^2/9 + y^2/4 = 1.
  17. Ex. 25.17ApplicationAnswer key
    ¿Para qué aa se cumple: x2/a2+y2/16=1x^2/a^2 + y^2/16 = 1 tiene excentricidad 0,60{,}6? (Resp.: a=5a = 5.)
  18. Ex. 25.18Application
    La parábola y2=4xy^2 = 4x corta x=4x = 4 en ¿qué puntos? (Resp.: (4,±4)(4, \pm 4).)
  19. Ex. 25.19ApplicationAnswer key
    Hipérbola x2y2=1x^2 - y^2 = 1: vértices, focos, asíntotas.
  20. Ex. 25.20Application
    Esboza x2/4+y2=1x^2/4 + y^2 = 1.
  21. Ex. 25.21Modeling
    Órbita de la Tierra: semieje mayor a1,496×108a \approx 1{,}496 \times 10^8 km, e0,0167e \approx 0{,}0167. ¿Distancia máxima Sol-Tierra (afelio)?
  22. Ex. 25.22ModelingAnswer key
    Antena parabólica de TV satélite: profundidad 30 cm, abertura 60 cm. ¿Dónde está el foco?
  23. Ex. 25.23Modeling
    Trayectoria balística: h(d)=0,05d2+5dh(d) = -0{,}05 d^2 + 5d. Forma parabólica: ¿vértice (alcance máximo)?
  24. Ex. 25.24Modeling
    El cometa Halley tiene órbita elíptica con excentricidad e0,967e \approx 0{,}967. Casi parabólica: explícalo.
  25. Ex. 25.25Modeling
    Pista de skate de forma elíptica: 20 m × 12 m. Ecuación de la elipse.
  26. Ex. 25.26Modeling
    Telescopio reflector: foco a 2 m del espejo parabólico. Ecuación y2=42xy^2 = 4 \cdot 2 \cdot x: ¿abertura para 1 m de diámetro?
  27. Ex. 25.27Modeling
    Calentador parabólico de cocina: foco en rayo infrarrojo. Distancia foco-vértice 15 cm. Ecuación.
  28. Ex. 25.28Modeling
    LORAN (precursor del GPS) usa hipérbolas. Conceptualmente: ¿por qué 2 receptores definen 1 hipérbola?
  29. Ex. 25.29Modeling
    El Capitolio de EE. UU. tiene techo elíptico: un susurro en un foco se oye en el otro. Para una cámara de 20m×12m20\,\text{m} \times 12\,\text{m}, ¿distancia entre focos?
  30. Ex. 25.30Modeling
    La sonda Voyager 1 pasó por Júpiter en trayectoria hiperbólica. ¿Qué importancia tiene e>1e > 1 para el swing-by?
  31. Ex. 25.31Modeling
    En optimización, los contornos de f(x,y)=x2/4+y2/9f(x, y) = x^2/4 + y^2/9 son elipses concéntricas. ¿Dirección del gradiente?
  32. Ex. 25.32Modeling
    Premio Nobel de Física 2019 (nobelprize.org): exoplanetas en órbitas elípticas alrededor de otras estrellas. ¿Excentricidad típica?
  33. Ex. 25.33Challenge
    Reflexión en una elipse: el rayo del foco 1 llega al foco 2. Úsalo para diseñar una "cámara de susurros".
  34. Ex. 25.34Challenge
    En una cónica general Ax2+Bxy+Cy2+Dx+Ey+F=0Ax^2 + Bxy + Cy^2 + Dx + Ey + F = 0, el discriminante B24ACB^2 - 4AC clasifica: <0< 0 elipse, =0= 0 parábola, >0> 0 hipérbola. Verifícalo para los casos canónicos.
  35. Ex. 25.35ProofAnswer key
    Demuestra la ecuación canónica de la elipse a partir de la definición PF1+PF2=2a|PF_1| + |PF_2| = 2a.

Fuentes

Updated on 2026-04-30 · Author(s): Clube da Matemática

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