חומר
עזר 2.5
: ההיפרבולה
נרצה
להשתמש בידע שרכשנו זה עתה ביחידה 2.4,
(אודות
היפרבולה מהצורה
)
יחד
עם טרנספורמציה פשוטה (הפעם,
יהא
זה סיבוב)
על
מנת להבין את המקום הגיאומטרי המוגדר על
ידי המשוואה
.
נביט
בשני הישרים
,
אשר
ניצבים זה לזה וחותכים את צירי
ו-
.
בהנתן
נקודה כלשהי במישור,
נוכל
לתארה באמצעות הקואורדינטות
,
בהתאם
לצירי
.
כך
נוכל לעשות גם אם נחשוב על הישרים החדשים
כעל צירים:
לנקודה
הנתונה ישנן קואורדינטות אף ביחס לישרים
אלו,
ונסמנן
כך שהישר
הנו "ציר
ה-
",
והישר
הוא "ציר
ה-
".
נשאלת
השאלה:
מהו
הקשר בין הקואורדינטות
ו
?
על
מנת לענות על שאלה זו,
נמצא
ביטוי מפורש ל-
בעזרת
.
ישנן
דרכים רבות לעשות זאת,
ע"י
שימוש בווקטורים,
טריגונומטריה,
וכו'.
אנו
נבחר דרך הנעזרת ביחידה 1.13
(הטלות):
נשים
לב כי
איננו אלא אורך ההטלה של ווקטור המיקום
בכיוון ציר ה-
,
קרי:
שכן הישר
|
|
מאידך,
הנו
אורך הטלת ווקטור המיקום
בכיוון ציר
ולכן
שהרי
באופן דומה לטיעון הקודם נקל לראות כי
המקביל
לכיוון החיובי של ציר
|
|
קיבלנו,
אם-כך,
כי
מתקיים
.
נשים
לב כי את המשוואה
,
בה
אנו מתעניינים,
ניתן
לבטא גם ע"י:
כלומר,
ביחס
לקואורדינטות
,
נקבל
את ההיפרבולה
(אותה
חקרנו ביחידה הקודמת):
(נשים
לב כי הסימן של
הפוך לסימן של הצורה הקנונית של הפרבולה)
ולבסוף, על מנת להשלים את התמונה, נצייר אף את הצירים במקומם:
|
||
שני
ישרים
|
היפרבולה |
היפרבולה |
הערה:
ישנן
דרכים רבות בהן ניתן להגדיר היפרבולה
(ניתן
להגדירה כמקום גיאומטרי של נקודות המקיימות
תנאי מסוים בנוגע לקביעות יחס המרחקים
בין נקודה קבועה (המכונה
מוקד)
וישר
קבוע (הקרוי
דירקטריקס,
directrix);
או
כאוסף הנקודות שהפרש מרחקיהן משתי נקודות
קבועות (מוקדים)
הוא
קבוע
,
וכו').
עבורנו,
היפרבולה
תהא צורה אשר ניתן לקבלה מה"היפרבולה
הסטנדרטית"
ע"י
סיבובים,
ניפוחים,
והזזות.
אם-כן,
פרי
אשר הניבה יחידה זו הנו כי במובן זה,
הנה
משוואת היפרבולה.
איזו-היפרבולה?
היפרבולה
אשר מרכזה ב-
,
ובעלת
אסימפטוטות
.
למעט
פרמטרים אלו,
ההיפרבולות
די דומות עבור ערכי
שונים,
פרט
לסימנו של
אשר נותן את האוריינטציה של ההיפרבולה:
|
או |
|
כיצד
נקבע במהירות את האוריינטציה של היפרבולה
נתונה,
ללא
שימוש בטרנספורמציות בין
ו
?
נביט
במשוואה הנתונה
ונבדוק האם ייתכן פתרון (ממשי)
עבור
,
כלומר
האם ייתכן כי
.
אפשרות
זו תיתכן אם"ם
.
אם
זהו המקרה ה"מנוון"
(בו
אנו מקבלים שני ישרים),
ונותר
המקרה בו
.
נקבל
כי במקרה זה ישנו חיתוך (לא
ריק)
עם
ציר ה
(
)
ולכן
בהכרח האוריינטציה הנה
יש חיתוך |
ולא |
אין חיתוך |
|
|
|