היפרבולה 2 פרמטרים ונוסחאות
היפרבולה
דף 2: פרמטרים ונוסחאות
📐 הקשר בין a, b, c
\(c^2 = a^2 + b^2\)
💡 הסבר גיאומטרי:
במשולש ישר-זווית שנוצר מהמרכז, הקודקוד, ונקודת b:
- ניצב אחד באורך a (מהמרכז לקודקוד)
- ניצב שני באורך b
- היתר באורך c (מהמרכז למוקד)
⚠️ השוואה לאליפסה:
| אליפסה | היפרבולה |
|---|---|
| \(c^2 = a^2 - b^2\) | \(c^2 = a^2 + b^2\) |
| \(c < a\) | \(c > a\) |
📊 אקסצנטריות (תמרון/יציאה מהמרכז)
האקסצנטריות מודדת כמה ה"פתוחה" ההיפרבולה
\(e = \frac{c}{a}\)
💡 בהיפרבולה תמיד:
\(e > 1\)
כי \(c > a\) (המוקד רחוק מהמרכז יותר מהקודקוד)
משמעות:
- \(e\) קרוב ל-1: הענפים "סגורים" יותר (אסימפטוטות בזווית קטנה)
- \(e\) גדול: הענפים "פתוחים" יותר (אסימפטוטות בזווית גדולה)
✏️ דוגמה:
בהיפרבולה \(\frac{x^2}{9} - \frac{y^2}{16} = 1\)
\(a = 3, c = 5\)
\(e = \frac{5}{3} \approx 1.67\)
📏 אסימפטוטות
אסימפטוטות הן ישרים שההיפרבולה מתקרבת אליהם כש-x או y שואפים לאינסוף, אך לעולם אינה נוגעת בהם.
| סוג היפרבולה | משוואות האסימפטוטות |
|---|---|
| ציר אופקי: \(\frac{x^2}{a^2} - \frac{y^2}{b^2} = 1\) | \(y = \pm \frac{b}{a}x\) |
| ציר אנכי: \(\frac{y^2}{a^2} - \frac{x^2}{b^2} = 1\) | \(y = \pm \frac{a}{b}x\) |
💡 טריק לזכירה:
משוואת האסימפטוטות מתקבלת מהצבת 0 במקום 1:
\(\frac{x^2}{a^2} - \frac{y^2}{b^2} = 0\)
\(\frac{y^2}{b^2} = \frac{x^2}{a^2}\) → \(y = \pm \frac{b}{a}x\)
⬜ היפרבולה שווה צדדים (a = b)
כאשר \(a = b\), ההיפרבולה נקראת שווה צדדים או שוות צלעות
תכונות מיוחדות:
- משוואה: \(\frac{x^2}{a^2} - \frac{y^2}{a^2} = 1\) או \(x^2 - y^2 = a^2\)
- אסימפטוטות: \(y = \pm x\) (שיפוע 1 ו-(-1))
- אקסצנטריות: \(e = \sqrt{2} \approx 1.414\)
- הזווית בין האסימפטוטות: 90°
✏️ דוגמה: \(x^2 - y^2 = 4\)
כאן \(a^2 = b^2 = 4\) → \(a = b = 2\)
אסימפטוטות: \(y = x\) ו-\(y = -x\)
📏 פרמטר (חצי הלטוס רקטום)
פרמטר (p) הוא המרחק מהמוקד לנקודה על ההיפרבולה, כאשר הקו ניצב לציר הראשי
\(p = \frac{b^2}{a}\)
💡 הלטוס רקטום (Latus Rectum):
מיתר העובר דרך המוקד וניצב לציר הראשי
אורכו: \(2p = \frac{2b^2}{a}\)
✏️ דוגמה:
בהיפרבולה \(\frac{x^2}{9} - \frac{y^2}{16} = 1\)
\(a = 3, b = 4\)
\(p = \frac{16}{3} \approx 5.33\)
📍 מרחק מנקודה על ההיפרבולה למוקדים
עבור נקודה \(P(x_0, y_0)\) על ההיפרבולה \(\frac{x^2}{a^2} - \frac{y^2}{b^2} = 1\):
ציר ראשי אופקי:
אם הנקודה על הענף הימני (\(x_0 > 0\)):
\(PF_1 = ex_0 - a\) , \(PF_2 = ex_0 + a\)
אם הנקודה על הענף השמאלי (\(x_0 < 0\)):
\(PF_1 = -ex_0 + a\) , \(PF_2 = -ex_0 - a\)
💡 נוסחה כללית (בערך מוחלט):
\(PF_1 = |ex_0 - a|\) , \(PF_2 = |ex_0 + a|\)
וכמובן: \(|PF_1 - PF_2| = 2a\)
📋 טבלת נוסחאות
| גודל | נוסחה | הערות |
|---|---|---|
| קשר בסיסי | \(c^2 = a^2 + b^2\) | תמיד c > a |
| אקסצנטריות | \(e = \frac{c}{a}\) | תמיד e > 1 |
| פרמטר | \(p = \frac{b^2}{a}\) | חצי לטוס רקטום |
| אסימפטוטות (אופקי) | \(y = \pm \frac{b}{a}x\) | עוברות דרך הראשית |
| אסימפטוטות (אנכי) | \(y = \pm \frac{a}{b}x\) | שימו לב: a/b (הפוך!) |
| הגדרה | \(|PF_1 - PF_2| = 2a\) | הפרש מרחקים קבוע |
✏️ דוגמה מסכמת
נתונה ההיפרבולה: \(\frac{x^2}{16} - \frac{y^2}{9} = 1\)
מצאו את כל הפרמטרים.
פתרון:
1. זיהוי: x² עם + → ציר ראשי אופקי
2. פרמטרים בסיסיים:
- \(a^2 = 16 \Rightarrow a = 4\)
- \(b^2 = 9 \Rightarrow b = 3\)
- \(c = \sqrt{16 + 9} = \sqrt{25} = 5\)
3. נקודות מיוחדות:
- קודקודים: \((\pm 4, 0)\)
- מוקדים: \((\pm 5, 0)\)
4. אקסצנטריות:
\(e = \frac{5}{4} = 1.25\)
5. אסימפטוטות:
\(y = \pm \frac{3}{4}x\)
6. פרמטר:
\(p = \frac{9}{4} = 2.25\)
📝 סיכום דף 2
\(c^2 = a^2 + b^2\) | \(e = \frac{c}{a} > 1\)
אסימפטוטות: \(y = \pm \frac{b}{a}x\) (ציר אופקי)
פרמטר: \(p = \frac{b^2}{a}\)