350 likes | 1.31k Views
ไฮเพอร์โบลา. Hyperbola. ผลการเรียนรู้ที่คาดหวัง. 1. เขียนความสัมพันธ์ที่มีกราฟเป็นไฮเพอร์โบลา เมื่อกำหนดส่วนต่าง ๆ ของกราฟไฮเพอร์โบลาให้ และเขียนกราฟของความสัมพันธ์นั้นได้ 2. เมื่อกำหนดส่วนต่าง ๆ ของกราฟไฮเพอร์โบลาให้ สามารถเขียนความสัมพันธ์ที่มีกราฟเป็นรูปไฮเพอร์โบลาได้
E N D
ไฮเพอร์โบลา Hyperbola
ผลการเรียนรู้ที่คาดหวังผลการเรียนรู้ที่คาดหวัง 1. เขียนความสัมพันธ์ที่มีกราฟเป็นไฮเพอร์โบลา เมื่อกำหนดส่วนต่าง ๆ ของกราฟไฮเพอร์โบลาให้ และเขียนกราฟของความสัมพันธ์นั้นได้ 2. เมื่อกำหนดส่วนต่าง ๆ ของกราฟไฮเพอร์โบลาให้ สามารถเขียนความสัมพันธ์ที่มีกราฟเป็นรูปไฮเพอร์โบลาได้ 3. นำความรู้เรื่องไฮเพอร์โบลาได้ไปใช้แก้ปัญหาได้
บทนิยาม ไฮเพอร์โบลาคือเซตของจุดทุกจุดในระนาบ ซึ่งผลต่างของระยะทางจากจุดใดๆในเซตนี้ไปยังจุดคงที่สองจุดบนระนาบมีค่าคงตัวซึ่งมากกว่าศูนย์ แต่น้อยกว่าระยะห่างระหว่างจุดคงที่ทั้งสอง จากบทนิยามจุดคงที่ เรียกว่า โฟกัสของไฮเพอร์โบลา
ส่วนต่างๆของไฮเพอร์โบลาส่วนต่างๆของไฮเพอร์โบลา Y เส้นกำกับ แกนตามขวาง P(x,y) จุดยอด B จุดยอด โฟกัส โฟกัส F A A F X จุดศูนย์กลาง B แกนสังยุค
จากบทนิยาม จะได้ |PF' - PF| = k เมื่อ k เป็นค่าคงตัวซึ่งมากกว่าศูนย์ ในรูปสามเหลี่ยม PFF',| PF' - PF| ต้องน้อยกว่า FF' เสมอดังนั้น ค่าคงตัว k นี้ จะต้องมีค่าน้อยกว่าระยะระหว่างโฟกัสทั้งสอง
จากบทนิยามจะได้ = k เมื่อ k เป็นค่าคงตัวซึ่งมากกว่าศูนย์ ให้ k = 2a จะได้ = 2a AAเรียก แกนตามขวาง (transverse axis) ยาวเท่ากับ 2a หน่วย BBเรียก “แกนสังยุค” (conjugate axis)ยาวเท่ากับ 2b หน่วย ระยะระหว่างโฟกัสทั้งสองเท่ากับ 2c จากบทนิยามจะได้ 2a < 2c ให้ P(x,y) เป็นจุดใดๆบนไฮเพอร์โบลา
ไฮเพอร์โบลามี 2 ชนิด 1. ไฮเพอร์โบลาที่มีจุดศูนย์กลางที่จุด (0 , 0) 1.1) แกนตามขวางอยู่บนแกน X 1.2) แกนตามขวางอยู่บนแกน Y 2. ไฮเพอร์โบลามีจุดศุนย์กลางที่ (h,k) 2.1) แกนตามขวางขนานกับแกน X 2.2) แกนตามขวางขนานกับแกน Y
1. ไฮเพอร์โบลาที่มีจุดศูนย์กลางที่จุด (0 , 0) 1) แกนตามขวางอยู่บนแกน X เส้นกำกับ Y แกนตามขวาง B(0,b) P( x, y) จุดยอด จุดยอด A(-a,0) A(a,0) F (-c,0) F(c,0) X C(0,0) โฟกัส โฟกัส B(0,-b) แกนสังยุค
ให้ P(x,y) เป็นจุดใดๆบนไฮเพอร์โบลา ดังนั้นได้สมการในรูป โดยที่ b2 = c2 – a2 และ b > 0 เป็นสมการไฮเพอร์โบลาที่มี 1) จุดศูนย์กลางที่จุด C (0 ,0) 2) โฟกัสที่จุด F(c , 0)และF(-c , 0) 3) จุดยอดที่จุด A (a , 0)และA(-a , 0) 4) แกนตามขวางอยู่บนแกน X ***5) ผลต่างของระยะทางจากจุดใดๆบนไฮเพอร์โบลาไปยังโฟกัสทั้งสองมีค่าคงตัวเท่ากับ2aหน่วย
2) แกนตามขวางอยู่บนแกน Y Y เส้นกำกับ โฟกัส F(0,c) จุดยอด P(x,y) A(0,a) แกนตามขวาง B(b,0) B(-b,0) C(0,0) X แกนสังยุค A(0,-a) F (0,-c) จุดยอด โฟกัส
ให้ P(x,y) เป็นจุดใดๆบนไฮเพอร์โบลา ดังนั้นได้สมการในรูป โดยที่ b2 = c2 – a2และb > 0เป็นสมการไฮเพอร์โบลาที่มี 1) จุดศูนย์กลางที่จุด C(0,0) 2) โฟกัสที่จุด F(0 , c)และ F(0 , -c) 3) จุดยอดที่จุด A(0 , a)และ A(0 , -a) 4) แกนตามขวางอยู่บนแกน Y 5) ผลต่างของระยะทางจากจุดใดๆบนไฮเพอร์โบลา ไปยังโฟกัสทั้งสองมี ความยาวคงตัวเท่ากับ 2aหน่วย
ตัวอย่างที่ 1จากสมการไฮเพอร์โบลา 16y2 – 9x2 = 144 จงหาจุดยอด โฟกัส ความยาวแกนตามขวาง แกนสังยุค พร้อมทั้งเขียนกราฟ วิธีทำจัดสมการ 16y2 – 9x2 = 144 ให้อยู่ในรูปมาตรฐาน ดังนี้ นำ 144 หารตลอดทั้งสองข้างของสมการ จะได้ เทียบสมการจะได้ a2 = 9 , b2 = 16 a = 3 , b = 4 หาค่า c จาก b2 = c2 – a2 จะได้ c2 = a2 + b2 = 9 + 16 = 25 จะได้ c = 5
ดังนั้นจุดยอดอยู่ที่จุดA(0,a) = (0,3)และA(0,-a)= (0,-3) โฟกัสอยู่ ที่จุด F(0 , c) = (0, 5)และ F(0,-c) = (0,-5) Y แกนสังยุคยาว 2a = 8 หน่วย แกนตามขวางยาว 2b =6 หน่วย F(0,5) เขียนกราฟดังนี้ A(0,3) B(-4,0) B(4,0) X C(0,0) A(0,-3) F (0,-5)
ตัวอย่างที่ 2จงหาสมการของไฮเพอร์โบลา ที่มีจุดศูนย์กลางอยู่ที่จุด (0, 0) จุด ยอดจุดหนึ่งอยู่ที่จุด (-2 , 0) และโฟกัสจุดหนึ่งอยู่ที่จุด (4 , 0) วิธีทำจากโจทย์จะได้ไฮเพอร์โบลาที่มีแกนตามขวางอยู่บนแกน X มี สมการในรูป จุดยอดจุดหนึ่งอยู่ที่จุด (-2 , 0) จะได้ a = 2 โฟกัสจุดหนึ่งอยู่ที่จุด (4 , 0) จะได้ c = 4 หาค่า b จาก b2 = c2 – a2 = 16 - 4 = 12 จะได้ b= หรือ ดังนั้นสมการที่ต้องการคือ หรือ 3x2 – y2 – 12 = 0 (รูปมาตรฐาน) (รูปทั่วไป )
2. ไฮเพอร์โบลามีจุดศุนย์กลางที่ (h,k) 1) แกนตามขวางขนานกับแกน X เส้นกำกับ Y Y แกนตามขวาง P(x,y) B(h,k+b) จุดยอด จุดยอด A( h-a,k) A(h+a,k) F(h+c,k) F (h-c,k) C(h,k) X โฟกัส โฟกัส k B(h,k-b) แกนสังยุค O X h
จะได้สมการในรูป โดยที่ b2=c2 – a2 และ b > 0เป็นสมการไฮเพอร์โบลาที่มี 1) จุดศูนย์กลางที่จุด C (h ,k) 2) โฟกัสที่จุด F ( h+c , k)และF( h-c , k) 3) จุดยอดที่จุด A( h+a , k)และ A( h-a , k) 4) แกนตามขวางขนานกับแกนX 5) ผลต่างของระยะทางจากจุดใดๆบนไฮเพอร์โบลาไปยังโฟกัสทั้งสองมีค่าคงตัวเท่ากับ 2aหน่วย
2) แกนตามขวางขนานกับแกน Y เส้นกำกับ Y โฟกัส Y F(h,k+c) P(x,y) จุดยอด A ( h, k+a ) แกนตามขวาง B ( h -b ,k ) B ( h + b , k ) X C( h , k ) แกนสังยุค k A( h , k-a) F (h,k-c) จุดยอด O X โฟกัส h
ดังนั้นได้สมการในรูป โดยที่ b2 = c2 – a2และ b > 0 เป็นสมการไฮเพอร์โบลาที่มี 1) จุดศูนย์กลางที่จุด C ( h ,k ) 2) โฟกัสที่จุด F( h , k+c )และF( h , k-c ) 3) จุดยอดที่จุด A ( h , k+a )และA ( h , k-a ) 4) แกนตามขวางขนานกับแกนY 5) ผลต่างของระยะทางจากจุดใดๆบนไฮเพอร์โบลาไปยังโฟกัสทั้งสองมีค่าคงตัวเท่ากับ2aหน่วย
นำ 4 หารตลอดทั้งสองข้างของสมการ เทียบสมการ จะได้ h = - 3 , k = 2 , a2 = 1 , b2 = 4 c2 = 4 + 1 จะได้ c = ตัวอย่างที่ 3 จงหาโคออร์ดิเนตของจุดศูนย์กลาง จุดยอด โฟกัส พร้อมทั้งเขียนกราฟของ ไฮเพอร์โบลาที่มีสมการเป็น 4x2 – y2 + 24x + 4y + 28 = 0 วิธีทำจัดสมการ 4x2 – y2 + 24x + 4y + 28 = 0 ให้อยู่ในรูปมาตรฐาน ดังนี้ (4x2 + 24x ) – ( y2 – 4y ) = - 28 4(x2+ 6x +9)–1( y2 – 4y +4 ) = - 28+36 - 4 4(x + 3)2 - (y – 2)2 = 4 a = 1 , b = 2 หาค่า c จาก b2 = c2 – a2
โฟกัสที่จุดF (h+c , k) = (-3+ , 2) F(h-c , k) = (-3 - , 2) F(-3- , 2) F (-3+ , 2) ดังนั้น จุดศูนย์กลางอยู่ที่จุด (h, k) = (-3 , 2) จุดยอดที่จุด A (h+a , k) = (-3+1 , 2) = (-2 , 2) A (h-a , k) = (-3-1 , 2) = (-4 , 2) Y Y B(-3,4) A (- 4,2) A (-2,2) X C(-3,2) O X B(-3,0)
= 16 - 4 = 12, b = ดังนั้นสมการที่ต้องการคือ (รูป (รูปมาตรฐาน) ตัวอย่างที่ 4 จงหาสมการของไฮเพอร์โบลาที่มีจุดยอดจุดหนึ่งอยู่ที่จุด (2 , 6) โฟกัส จุดหนึ่งอยู่ที่จุด (4 , 6) จุดศูนย์กลางอยู่บนแกน Y วิธีทำจากโจทย์จะได้ ไฮเพอร์โบลาที่มีแกนตามขวางขนานกับแกน X จุดศูนย์กลางที่จุด(h , k) = (0 , 6) จะได้ h = 0 , k = 6 จุดยอดที่( h+a , k) = (2 , 6)จะได้h + a = 2 0 + a = 2 , a = 2 โฟกัสที่ (h+c , k) = (4 , 6) จะได้ h + c = 4 0 + c = 4 , c = 4 หาค่า b จาก b2 = c2 – a2 หรือ 3x2 – y2 + 12y – 48 = 0 (รูปทั่วไป )
*ไฮเพอร์โบลามุมฉาก ไฮเพอร์โบลาที่มีสมการอยู่ในรูปxy = k เป็นไฮเพอร์โบลามุมฉาก ถ้าk> 0กราฟของไฮเพอร์โบลาจะอยู่ในควอดรันต์ที่ 1 และ 3 ถ้าk< 0กราฟของไฮเพอร์โบลาจะอยู่ในควอดรันต์ที่ 2 และ 4 Y Y ดังนี้ ควอดรันต์ที่ 1 ควอดรันต์ที่ 2 ควอดรันต์ที่ 1 ควอดรันต์ที่ 2 O O X X ควอดรันต์ที่ 3 ควอดรันต์ที่ 4 ควอดรันต์ที่ 3 ควอดรันต์ที่ 4 k< 0 k> 0
ตัวอย่างที่ 5จงเขียนกราฟของ xy – 2y – 1 = 0 วิธีทำสมการ xy – 2y – 1 = 0 สมมูลกับ y(x – 2) = 1 หรือ (y – 0)(x – 2) = 1 เลื่อนแกนไปที่จุด (2 , 0) ถ้า (x , y) และ (x , y) เป็นพิกัดของจุดๆ เดียวกันเทียบกับแกนเดิมและแกนใหม่ตามลำดับ x = x - 2 จะได้ y = y ดังนั้นสมการที่กำหนดเทียบกับแกนใหม่คือ y x = 1
กราฟของ y x = 1 เหมือนกับกราฟของ y x = 1 เมื่อเลื่อนแกนจากจุด (0 ,0) ไปยังจุด (2 , 0) จึงได้กราฟของ xy – 2y – 1 = 0 ดังรูป Y Y Y X O O (2,0) X X กราฟ yx = 1 กราฟ xy – 2y – 1 = 0