Hiperbola 2014-web 4ecaths1.s3.amazonaws.com/matfaz/860385669.TEORIA HIPERBOLA. 2014.pdf ·...

10
Matemática 2014 Página 1 HIPÉRBOLA Definición: Se llama hipérbola al conjunto de puntos del plano que cumplen con la condición de que la diferencia de las distancias a dos puntos fijos, llamados focos, es constante. ' f p f p - = constante La recta que contiene a los focos se llama eje real o focal. Ecuación de la hipérbola Centrada en el origen Con traslación Eje mayor coincidente con el eje x Eje mayor paralelo al eje x

Transcript of Hiperbola 2014-web 4ecaths1.s3.amazonaws.com/matfaz/860385669.TEORIA HIPERBOLA. 2014.pdf ·...

Matemática 2014

Página 1

HIPÉRBOLA

Definición: Se llama hipérbola al conjunto de puntos del plano que cumplen con la condición de

que la diferencia de las distancias a dos puntos fijos, llamados focos, es constante.

'fpfp − = constante

La recta que contiene a los focos se llama eje real o focal.

Ecuación de la hipérbola

Centrada en el origen Con traslación

Eje mayor coincidente con el eje x Eje mayor paralelo al eje x

Matemática 2014

Página 2

La ecuación canónica correspondiente, en cada caso, es:

1b

y

a

x2

2

2

2

=− 1b

h)(y

a

k)(x2

2

2

2

=−

−−

Centro c (0, 0) Centro c (k, h)

Vértices v (a, 0) v ' (– a, 0) Vértices v (k + a, h) v ' (k – a, h)

v1 (0, b) v1' (0, – b) v1 (k, h + b) v1' (k, h – b)

Focos f (c, 0) f ' (– c, 0) Focos f (k + c, h) f ' (k – c, h)

Longitud del eje real o focal Longitud del eje real o focal

v v' = 2 a v v' = 2 a

Ecuación de la recta que contiene al eje Ecuación de la recta que contiene al

real o focal y = 0 eje real o focal y = h

Longitud del eje imaginario v1 v'1 = 2 b Longitud del eje imaginario

v1 v1' = 2 b

Ecuación de la recta que contiene al eje Ecuación de la recta que contiene al

imaginario x = 0 eje imaginario x = k

Ecuaciones de las asíntotas Ecuaciones de las asíntotas

xa

by ;x

a

by −== h k) x(

a

by +−=

h k) x(a

by +−−=

Las asíntotas de la hipérbola son las rectas que unen los vértices opuestos del rectángulo cuyo

centro está en el centro de la hipérbola y sus lados tienen longitud 2 a y 2 b.

Distancia focal f f ' = 2 c Distancia focal f f ' = 2 c

Dominio Dom R = (– ∞, – a] ∪ [a, ∞) Dominio

Dom R = (– ∞, k – a] ∪ [k + a, ∞)

Codominio Cod R = (– ∞, ∞) Codominio Cod R = (– ∞, ∞)

Relación entre a, b y c

Consideremos el triángulo rectángulo o v p, llamando la hipotenusa c y los catetos a y b.

Matemática 2014

Página 3

La relación pitagórica entre ellos es: c 2 = b 2 + a 2

Excentricidad

Denotamos a la excentricidad con ε y definimos como εεεε = c / a y como c > a ⇒ ε > 1

Ejemplo:

Dada la expresión 9 x 2 – 36 y

2 – 324 = 0

a) ¿Cómo se denomina la gráfica?

b) Determine sus elementos.

c) Represente.

a) Como A ≠ C y de diferentes signos ⇒ se trata de una hipérbola.

b) 9 x 2 – 36 y

2 = 324 dividiendo en 324 ⇒⇒⇒⇒ obtenemos la ecuación canónica

19

y

36

x 22

=−

Centro c (0, 0)

a 2 = 36 ⇒ a = 6 Vértices v (6, 0) v ' (– 6, 0)

b 2 = 9 ⇒ b = 3 v1 (0, 3) v1' (0, – 3)

c 2

= a 2

+ b 2 ⇒

c

2 = 36 + 9

c 2

= 45 ⇒ c = 45 Focos f ( 45 , 0) f ' (– 45 , 0)

Excentricidad ε = c / a ⇒ ε = 45 / 5 > 1

Longitud del eje real o focal v v' = 12

Matemática 2014

Página 4

Longitud del eje imaginario v1 v1' = 6

Ecuación de la recta que contiene al eje real o focal y = 0

Ecuación de la recta que contiene al eje imaginario x = 0

Ecuaciones de las asíntotas x2

1yx

6

3ye x

2

1y x

6

3y −=⇒−==⇒=

c)

Ecuación de la hipérbola

Centrada en el origen Con traslación

Eje real coincidente con el eje y Eje real paralelo al eje y

Matemática 2014

Página 5

La ecuación canónica correspondiente, en cada caso, es:

1

b

x

a

y2

2

2

2

=− 1b

h)(y

a

k)(x2

2

2

2

=−

−−

Centro c (0, 0) Centro c (k, h)

Vértices v (0, a) v' (0, – a) Vértices v (k, h + a) v' (k, h – a)

v1 (b, 0) v1' (– b, 0) v1 (k + b, h) v1' (k – b, h)

Focos f (0, c) f ' (0, – c) Focos f (k, h + c) f ' (k, h – c)

Longitud del eje real v v' = 2 a Longitud del eje real v v' = 2 a

Ecuación de la recta que contiene al eje Ecuación de la recta que contiene al

real o focal x = 0 eje real o focal x = k

Longitud del eje imaginario v1 v'1 = 2 b Longitud del eje imaginario

v1 v1' = 2 b

Ecuación de la recta que contiene al eje Ecuación de la recta que contiene al

imaginario y = 0 eje imaginario y = h

Distancia focal f f ' = 2 c Distancia focal f f ' = 2 c

Ecuaciones de las asíntotas Ecuaciones de las asíntotas

xb

ay ;x

b

ay −== h k) x(

b

ay +−=

h k) x(b

ay +−−=

Dominio Dom R = (– ∞, ∞) Dominio Dom R = (– ∞, ∞)

Codominio Codominio

Cod R = (– ∞, – a] ∪ [a, ∞) Cod R = (– ∞, h – a] ∪ [h + a, ∞)

En la gráfica de una hipérbola puede ocurrir que a > b (en la generalidad de los casos que

vimos), que a < b ó que a = b.

Matemática 2014

Página 6

Hipérbolas conjugadas

Dos hipérbolas son conjugadas si el eje real de una de ellas es el conjugado de la otra.

Las ecuaciones de dos hipérbolas conjugadas con centro en (0, 0) y sus gráficas, son:

1

b

y

a

x2

2

2

2

=− (1) 1

a

x

b

y2

2

2

2

=− (2)

Matemática 2014

Página 7

(2)

(1)

Las ecuaciones de dos hipérbolas conjugadas con centro en (k, h) y sus gráficas, son:

1b

h)(y

a

k)(x2

2

2

2

=−

−−

(1) 1a

k)(x

b

h)(y2

2

2

2

=−

−−

(2)

(2)

(1)

Ejemplos:

La hipérbola de ecuación 19

y

25

x 22

=− es conjugada con la de ecuación 125

x

9

y 22

=−

Matemática 2014

Página 8

La hipérbola de ecuación 116

2)(y

4

3)(x 22

=+

−−

es conjugada con la de ecuación

14

3)(x

16

2)(y 22

=−

−+

Hipérbola equilátera rectangular

Es aquella que tiene los semiejes real e imaginario de igual longitud. Sus asíntotas son

perpendiculares.

Si el centro está en (0, 0), su ecuación sería

1

a

y

a

x2

2

2

2

=−

Si el eje real es el eje x Si el eje real es el eje y

x 2 – y

2 = a

2 y

2 – x

2 = a

2

Si el centro está en (k, h), su ecuación sería

(x – k) 2 – (y – h)

2 = a

2 (1) (y – h)

2 – (x – k)

2 = a

2 (2)

Matemática 2014

Página 9

Ecuación general de la hipérbola

A partir de la ecuación canónica de la hipérbola:

1b

h)(y

a

k)(x2

2

2

2

=−

−−

Desarrollando los cuadrados, acomodando términos e igualando a cero, obtenemos a la ecuación

general de la hipérbola: A x 2 + C y 2 + D x + E y + F = 0

Condiciones de los coeficientes de la ecuación general de 2º grado para que su gráfica

represente una hipérbola (Sólo analizaremos los coeficientes A, B y C)

La ecuación general de 2º grado en las variables x e y es:

A x 2 + B x y + C y

2 + D x + E y + F = 0 y la ecuación general de la elipse:

A x 2 + C y

2 + D x + E y + F = 0.

Comparando los coeficientes de los términos correspondientes, deducimos que:

A ≠ 0 ∧ C ≠ 0, además A ≠ C en valor y signo.

Y el coeficiente B = 0.

Ejemplo:

Encuentre la ecuación de la hipérbola que satisface las siguientes condiciones:

f (– 2, 7), f ' (– 2, – 3) y ε = 5/3.

Conociendo las coordenadas de los focos sabemos que 2 c = 10 ∴∴∴∴ c = 5.

Matemática 2014

Página 10

Las coordenadas del centro serán: c (– 2, 2), punto medio entre los focos.

Además conocemos el valor de la excentricidad ε = 5/3, como c = 5 y ε = c/a entonces

reemplazando e igualando, podemos obtener el valor de a: 5/a = 5/3 → a = 3.

Para poder escribir la ecuación canónica de la hipérbola necesitamos saber las coordenadas del

centro, los valores de a y b y además de la posición que tendrá la curva.

Sabiendo los valores de a y c, podemos obtener el valor de b, usando la relación pitagórica:

c 2

= a 2

+ b

2 → b

2 =

c

2 –

a

2 → b

2 =

25

9 = 16.

Los focos están en el eje mayor de la curva que contiene los vértices v y v ', y en este caso es

paralelo al eje y. El término positivo es el que contiene a la variable y

∴∴∴∴ 116

2)(x

9

2)(y 22

=+

−−

Ejemplo:

a) Escriba la ecuación de la hipérbola, cuya gráfica es:

b) Escriba las ecuaciones de sus asíntotas

a) Del gráfico: c (3, – 2) a = 4 b = 2 ∴∴∴∴ 116

3)(x

4

) 2(y 22

=−

−+

b) 8x2y2 3) (x2y −=⇒−−= ; 4x2 y2 3) (x2 y +−=⇒−−−=