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)
O a b c c² = a² + b²

⚠️ 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: \(p = \frac{b^2}{a}\)