Math ClubMath Club
v1 · padrão canônico

Урок 25 — Конические сечения: эллипс, парабола, гипербола

Три конические и их канонические уравнения. Фокус-директриса, эксцентриситет. Применение к планетарным орбитам и антеннам.

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
Choose your door

Rigorous notation, full derivation, hypotheses

Канонические уравнения

Эллипс

Сумма расстояний до 2 фокусов постоянна: x2a2+y2b2=1\frac{x^2}{a^2} + \frac{y^2}{b^2} = 1

Где a>b>0a > b > 0. Фокусы в (±c,0)(\pm c, 0) с c=a2b2c = \sqrt{a^2 - b^2}. Большая ось =2a= 2a, малая =2b= 2b. Эксцентриситет e=c/a[0,1)e = c/a \in [0, 1). Когда a=ba = b, это окружность.

Парабола

Расстояние до фокуса == расстояние до директрисы: y2=4pxy^2 = 4px

Фокус в (p,0)(p, 0), директриса x=px = -p.

Гипербола

Разность расстояний до 2 фокусов постоянна: x2a2y2b2=1\frac{x^2}{a^2} - \frac{y^2}{b^2} = 1

Фокусы в (±c,0)(\pm c, 0) с c=a2+b2c = \sqrt{a^2 + b^2}. Эксцентриситет e=c/a>1e = c/a > 1. Асимптоты y=±(b/a)xy = \pm (b/a) x.

Exercise list

30 exercises · 7 with worked solution (25%)

Application 20Modeling 8Challenge 2
  1. Ex. 25.1Application
    Определи кривую: x2/9+y2/4=1x^2/9 + y^2/4 = 1.
  2. Ex. 25.2Application
    Вершины эллипса x2/25+y2/16=1x^2/25 + y^2/16 = 1.
  3. Ex. 25.3Application
    Эксцентриситет эллипса x2/25+y2/9=1x^2/25 + y^2/9 = 1.
  4. Ex. 25.4ApplicationAnswer key
    Фокусы параболы y2=8xy^2 = 8x.
  5. Ex. 25.5ApplicationAnswer key
    Директриса y2=12xy^2 = 12x.
  6. Ex. 25.6Application
    Асимптоты x2/4y2/9=1x^2/4 - y^2/9 = 1.
  7. Ex. 25.7Application
    Определи: x2/16y2/9=1x^2/16 - y^2/9 = 1.
  8. Ex. 25.8Application
    Уравнение эллипса с вершинами (±5,0)(\pm 5, 0) и фокусом (±3,0)(\pm 3, 0).
  9. Ex. 25.9Application
    Уравнение параболы с вершиной в начале и фокусом в (2,0)(2, 0).
  10. Ex. 25.10ApplicationAnswer key
    Уравнение гиперболы с вершинами (±4,0)(\pm 4, 0) и фокусом (±5,0)(\pm 5, 0).
  11. Ex. 25.11Application
    Эллипс 4x2+9y2=364x^2 + 9y^2 = 36 — вершины?
  12. Ex. 25.12ApplicationAnswer key
    Нарисуй y2=4xy^2 = 4x и отметь фокус и директрису.
  13. Ex. 25.13Application
    x2/16+y2/16=1x^2/16 + y^2/16 = 1 — какая кривая?
  14. Ex. 25.14ApplicationAnswer key
    У эллипса x2/9+y2/16=1x^2/9 + y^2/16 = 1 большая ось в каком направлении?
  15. Ex. 25.15Application
    Длина большой оси эллипса 4x2+25y2=1004x^2 + 25y^2 = 100.
  16. Ex. 25.16Application
    Проверь, лежит ли (3,0)(3, 0) на эллипсе x2/9+y2/4=1x^2/9 + y^2/4 = 1.
  17. Ex. 25.17Application
    Для какого aa: x2/a2+y2/16=1x^2/a^2 + y^2/16 = 1 имеет эксцентриситет 0,60{,}6? (Отв: a=5a = 5.)
  18. Ex. 25.18Application
    Парабола y2=4xy^2 = 4x пересекает x=4x = 4 в каких точках?
  19. Ex. 25.19ApplicationAnswer key
    Гипербола x2y2=1x^2 - y^2 = 1 — вершины, фокусы, асимптоты.
  20. Ex. 25.20Application
    Нарисуй x2/4+y2=1x^2/4 + y^2 = 1.
  21. Ex. 25.21Modeling
    Орбита Земли: большая полуось a1,496×108a \approx 1{,}496 \times 10^8 км, e0,0167e \approx 0{,}0167. Максимальное расстояние Солнце-Земля (афелий)?
  22. Ex. 25.22Modeling
    Параболическая антенна спутникового ТВ: глубина 30 см, апертура 60 см. Где находится фокус?
  23. Ex. 25.23ModelingAnswer key
    Баллистическая траектория: h(d)=0,05d2+5dh(d) = -0{,}05 d^2 + 5d. Параболическая форма — вершина (максимальная дальность)?
  24. Ex. 25.24Modeling
    Комета Галлея имеет эллиптическую орбиту с эксцентриситетом e0,967e \approx 0{,}967. Почти параболическая — объясни.
  25. Ex. 25.25Modeling
    Эллиптическая скейт-площадка: 20м × 12м. Уравнение эллипса.
  26. Ex. 25.26Modeling
    Телескоп-рефлектор: фокус на 2 м от параболического зеркала. Уравнение y2=42xy^2 = 4 \cdot 2 \cdot x — апертура для диаметра 1м?
  27. Ex. 25.27Modeling
    Параболический кухонный охладитель: фокус на инфракрасном луче. Расстояние фокус-вершина 15 см. Уравнение.
  28. Ex. 25.28Modeling
    LORAN (предшественник GPS) использует гиперболы. Концептуально: почему 2 приёмника определяют 1 гиперболу?
  29. Ex. 25.29Challenge
    Отражение в эллипсе: луч из фокуса 1 достигает фокуса 2. Используй это для проектирования «комнаты шёпотов».
  30. Ex. 25.30Challenge
    В общей кривой Ax2+Bxy+Cy2+Dx+Ey+F=0Ax^2 + Bxy + Cy^2 + Dx + Ey + F = 0 дискриминант B24ACB^2 - 4AC классифицирует: <0< 0 эллипс, =0= 0 парабола, >0> 0 гипербола. Проверь для канонических случаев.

Источники этого урока

  • Algebra and Trigonometry — Jay Abramson и др. (OpenStax) · 2022, 2-е изд. · EN · CC-BY · §10.1-10.4: конические сечения. Первичный источник.
  • Precalculus / College Algebra / Trigonometry — Stitz, Zeager · 2013, v3 · EN · CC-BY-NC-SA · §7: конические сечения.
  • University Physics (Volume 1) — OpenStax · 2016 · EN · CC-BY · гл. 13: гравитация и орбиты. Источник для блока B.

Updated on 2026-04-29 · Author(s): Clube da Matemática

Found an error? Open an issue on GitHub or submit a PR — open source forever.