Консультация № 201186
17.06.2021, 13:51
0.00 руб.
0 3 1
Здравствуйте, уважаемые эксперты! Прошу вас ответить на следующий вопрос:

Привести кривую второго порядка к каноническому виду и найти координаты фокусов в исходной системе координат. С приведением к каноническому виду я справился, получилось
а вот как найти фокусы именно в исходной системе координат - не понимаю, прошу помощи

Обсуждение

давно
Мастер-Эксперт
17387
18345
17.06.2021, 15:10
общий
Адресаты:
Доведите до конца приведение уравнения кривой к каноническому виду. Самостоятельно проверьте, правильно ли Вы выполнили его. Правильно обозначьте переменные.
Об авторе:
Facta loquuntur.
давно
Мастер-Эксперт
259041
7459
19.06.2021, 12:58
общий
Адресаты:
Я пытаюсь помочь Вам, но я уже давно забыл поворот систем координат, тк изучал выш-мат более полу-века назад. Чтобы вспомнить, я скачал замечательную статью "Как привести уравнение линии второго порядка к каноническому виду?" (ссылка).
Но, может быть, Вы за 2 суток уже решили свою задачу? Подтвердите свою нужду в помощи, если она ещё нужна Вам.
давно
Мастер-Эксперт
259041
7459
21.06.2021, 16:29
общий
21.06.2021, 16:56
это ответ
Дано уравнение кривой второго порядка : 7·x2 - 8·y2 + 8·x·y - 2·x + 40·y = 43 .
Привести уравнение кривой к каноническому виду, и Вычислить координаты фокусов в исходной системе координат.

Решение : Преобразуем немного уравнение кривой в вид 7·x2 + 8·x·y - 8·y2 - 2·x + 40·y - 43 = 0 согласно стандартному шаблону
A·x2 + 2·B·x·y + C·y2 + 2·D·x + 2·E·y + F = 0 , разработанному для решения задач аналитической геометрии.
Выберем коэффициенты A = 7 , B = 4 , C = -8 , D = -1 , E = 20 , D = -43 .
Работаем по методике, описанной в статье "Как привести уравнени линии второго порядка к каноническому виду?" ссылка1 )

Чтоб выяснить тип кривой, вычисляем определитель [$948$] = -72 (формулы и чертёж линии прилагаю ниже). Тк [$948$] [$8800$] 0 , значит наша линия входит в группу Центральных линий 2го порядка (эллипс, гипербола, …), и для решения предпочтительнее использовать Метод инвариантов.
Составляем систему из 3х уравнений, решаем её и получаем 2 группы корней для коэффициентов. При переходе из исходной системы координат xOy к новой системе координат uOv мы избавились от проблемного коэффициента B , а коэффициенты A , C , F заменены на соответствующие A2 , C2 , F2 .
Первая группа корней A2 = -9 ; C2 = 8 ; F2 = -2 даёт нам гиперболу -9·x2 + 8·y2 - 2 = 0 .
Стандартизуем её вид: -9·x2 + 8·y2 = 2 ==> -9·x2 / 2 + 4·y2 = 1 ==> y2 / (1/4) - x2 / (2/9) = 1 - что НЕ есть Канонический тип, и, значит, противоречит Условию задачи.

Вторая тройка корней A2 = 8 ; C2 = -9 ; F2 = -2 даёт нам гиперболу 8·x2 - 9·y2 - 2 = 0 , кот-ю удаётся преобразовать в Канонический вид:
4·x2 - 9·y2 / 2 = 1 ==> x2 / (1/2)2 - y2 / (2/9) = 1 , что соответствует полуосям a = 1/2 и b = [$8730$]2 / 3 .
Чтоб не запутаться в 2х системах координат, заменим имена осей новой системы на u , v и запишем уравнение канонической гиперболы в виде
u2 / a2 - v2 / b2 = 1
Решение второй системы уравнений даёт нам координаты центра новой системы uO2v относительно старой системы xOy :
O2 = (-1 ; 2)
Решение, его проверка и графо-построение выполнены в приложении Маткад (ссылка2) . Маткад избавляет меня от частых ошибок. Маткад-скриншот прилагаю. Я добавил в него подробные комментарии зелёным цветом.

Ответ : u2 / (1/4) - v2 / (2/9) = 1 - каноническая гипербола с полуосями a = 1/2 , b = [$8730$]2 / 3 в системе координат uO2v
с началом в точке O2(-1 ; 2) (координаты старой системы), повёрнутой относительно исходной системы координат на угол [$945$] = 14° .
Координаты фокусов в исходной системе координат равны (-5/3 ; 11/6) и (-1/3 ; 13/6) .
Форма ответа