ม.ปลาย · 40 นาที

ภาคตัดกรวย (ไฮเพอร์โบลามุมฉาก)

ห้องทดลองไฮเพอร์โบลามุมฉาก (x − h)(y − k) = p ปรับ p h k ได้ถึง ±99 ดูจุดศูนย์กลาง จุดยอด โฟกัส เส้นกำกับ ลากจุด P ดูระยะถึงโฟกัสและเส้นสัมผัส ฝึกโจทย์ ออกแบบโจทย์เป็นภาพ PNG และสุ่มชุดข้อสอบ 6 ประเภทพร้อมเฉลย

ปกด้านในบทภาคตัดกรวย (ไฮเพอร์โบลามุมฉาก) ครูยืนด้านซ้ายถือไม้ฉาก ด้านขวาเป็นกราฟสองกิ่งสีฟ้าและส้มบนแกนเส้นประพร้อมสมการ xy = 1

ไฮเพอร์โบลามุมฉากคืออะไร

ไฮเพอร์โบลามุมฉากคือไฮเพอร์โบลาที่เส้นกำกับตั้งฉากกัน ถ้าให้เส้นกำกับขนานแกน x และแกน y จะเขียนสมการได้ในรูป (x − h)(y − k) = p เมื่อ p ≠ 0 กราฟมีสองกิ่ง และมีจุดศูนย์กลางที่ (h, k) ในห้องทดลองให้ลองเลื่อน p h k แล้วดูว่ากราฟและเส้นประสีม่วงเปลี่ยนอย่างไร

ตัวอย่าง

xy = 3 มี h = 0, k = 0, p = 3 กราฟอยู่ควอดรันต์ที่ 1 และ 3 และเข้าใกล้แกน x และแกน y แต่ไม่ตัดแกนใดเลย

ไฮเพอร์โบลามุมฉากมีเส้นกำกับตั้งฉากกัน สมการ (x − h)(y − k) = p เมื่อ p ≠ 0 จุดศูนย์กลาง (h, k) เส้นกำกับ x = h และ y = k และตัวอย่าง xy = 3 มี h = 0, k = 0, p = 3 กราฟอยู่ควอดรันต์ที่ 1 และ 3
กราฟ xy = 3 เข้าใกล้แกน X และแกน Y แต่ไม่ตัดแกนทั้งสอง

p > 0 และ p < 0

ถ้า p > 0 กราฟสองกิ่งอยู่ควอดรันต์ที่ 1 และ 3 ของจุดศูนย์กลาง ถ้า p < 0 กราฟอยู่ควอดรันต์ที่ 2 และ 4 ค่า |p| ยิ่งมาก กราฟยิ่งอยู่ห่างจากจุดศูนย์กลาง ถ้า p = 0 จะได้ (x − h)(y − k) = 0 คือเส้นตรงสองเส้น x = h กับ y = k ซึ่งไม่ใช่ไฮเพอร์โบลา ลองตั้ง p = 0 ในห้องทดลอง

ตัวอย่าง

xy = −1 กราฟอยู่ควอดรันต์ที่ 2 และ 4 ส่วน xy = 1 อยู่ควอดรันต์ที่ 1 และ 3

เปรียบเทียบ p > 0 ที่กิ่งอยู่ขวาบนและซ้ายล่าง เช่น xy = 1 กับ p < 0 ที่กิ่งอยู่ซ้ายบนและขวาล่าง เช่น xy = −1 ระยะจากศูนย์กลางถึงจุดยอดเท่ากับ √(2|p|) และกรณี p = 0 ได้เส้นตรง x = h หรือ y = k
เครื่องหมายของ p บอกว่ากิ่งของกราฟอยู่ควอดรันต์ใดเทียบกับจุดศูนย์กลาง

จุดศูนย์กลาง เส้นกำกับ จุดยอด และโฟกัส

จุดศูนย์กลางคือ (h, k) เส้นกำกับคือ x = h และ y = k จุดยอดคือ (h + √|p|, k + σ√|p|) และ (h − √|p|, k − σ√|p|) โฟกัสคือ (h + 2|p|, k + σ2|p|) และ (h − 2|p|, k − σ2|p|) โดย σ = 1 เมื่อ p > 0 และ σ = −1 เมื่อ p < 0 กดปุ่ม "วิธีหา" ในแผงสำรวจเพื่อดูการแทนค่าทีละขั้น

ตัวอย่าง

(x + 4)(y + 5) = 8 ได้ศูนย์กลาง (−4, −5) เส้นกำกับ x = −4 และ y = −5 จุดยอด (−4 ± 22, −5 ± 22) ≈ (−1.17, −2.17) และ (−6.83, −7.83) โฟกัส (0, −1) และ (−8, −9)

สูตรศูนย์กลาง (h, k) เส้นกำกับ x = h, y = k จุดยอด (h ± s, k ± σs) และโฟกัส (h ± t, k ± σt) เมื่อ s = √|p|, t = √(2|p|) และตัวอย่าง (x + 4)(y + 5) = 8 ได้ s = 2√2, t = 4 จุดยอด (−4 ± 2√2, −5 ± 2√2) และโฟกัส (0, −1), (−8, −9)
แทน h = −4, k = −5, p = 8 และ σ = 1 เพื่อหาจุดยอดและโฟกัส

ความรู้เพิ่มเติม: a, c, e และรูปหมุนแกน

ไฮเพอร์โบลามุมฉากมี a = b = 2|p|, c = 2√|p| และความเยื้องศูนย์กลาง e = ca = 2 เสมอ ความยาวแกนตามขวางและเลตัสเรกตัมเท่ากับ 2a ถ้าหมุนแกน 45° จะได้สมการ u² − v² = 2p เมื่อ p > 0 หรือ v² − u² = −2p เมื่อ p < 0 นอกจากนี้ยังเขียนในรูปทั่วไปได้เป็น xy − kx − hy + (hk − p) = 0 ซึ่งแปลงกลับด้วยการจัดรูปกำลังสองสมบูรณ์แบบสองตัวประกอบ

ตัวอย่าง

xy − 3x + 2y − 4 = 0 จัดเป็น (x + 2)(y − 3) = −2 จึง h = −2, k = 3, p = −2

ค่า a = b = √(2|p|), c = 2√|p|, e = √2 แกนตามขวางและเลตัสเรกตัมยาว 2a การหมุนแกนด้วย u = (X + Y)/√2, v = (Y − X)/√2 ได้ u² − v² = 2p หรือ v² − u² = −2p และตัวอย่าง xy − 3x + 2y − 4 = 0 จัดเป็น (x + 2)(y − 3) = −2 ได้ h = −2, k = 3, p = −2
ไฮเพอร์โบลามุมฉากมี e = 2 เสมอ และรูปทั่วไปแปลงกลับได้ด้วยการจัดเป็นสองตัวประกอบ

จุด P บนกราฟ เส้นสัมผัส และเส้นตรง

ลากจุดเทา P บนกราฟ ผลต่าง |L₁ − L₂| ของระยะจาก P ไปโฟกัสทั้งสองจะคงที่เท่ากับ 2a เสมอ เส้นสัมผัสที่ P ตัดเส้นกำกับที่สองจุด โดย P เป็นจุดกึ่งกลางของส่วนนั้น และสามเหลี่ยมที่เส้นสัมผัสสร้างร่วมกับเส้นกำกับมีพื้นที่คงที่ 2|p| ส่วนแท็บ "เส้นตรง" ให้ใส่ y = mx + n เพื่อดูว่าตัดกราฟกี่จุดจากค่าดิสคริมิแนนต์

ตัวอย่าง

xy = 3 ที่ P(1, 3) เส้นสัมผัสคือ y = −3x + 6 ตัดแกน x ที่ (2, 0) และแกน y ที่ (0, 6) พื้นที่สามเหลี่ยม = 12 · 2 · 6 = 6 = 2p

ตัวอย่างกราฟ xy = 3 ที่ P(1, 3) เส้นสัมผัส y = −3x + 6 ตัดแกนที่ Q(2, 0) และ R(0, 6) โดย P เป็นจุดกึ่งกลางของ QR และพื้นที่สามเหลี่ยม ½ × 2 × 6 = 6 = 2p พร้อมหมายเหตุการตรวจเส้นตรง y = mx + n ด้วยดิสคริมิแนนต์
เส้นสัมผัสกับเส้นกำกับสร้างสามเหลี่ยมที่มีพื้นที่คงที่ 2|p|

ฝึกโจทย์ ออกข้อสอบ และบันทึกภาพ

โหมดฝึกโจทย์สุ่มกราฟหรือสมการ 3 ระดับ ให้เติม h k p จุดศูนย์กลาง จุดยอด โฟกัส และเส้นกำกับ ระบบตรวจทีละช่อง โหมดออกแบบโจทย์เลือกซ่อน เว้นว่าง หรือแสดงแต่ละแถว ซ่อนหรือแสดงเส้นกราฟและจุด แล้วบันทึกเป็นภาพ PNG ไม่มีแผงเครื่องมือ โหมดชุดข้อสอบสุ่ม 5–20 ข้อ 6 ประเภทพร้อมเฉลย คัดลอกเป็นข้อความหรือส่งข้อใดข้อหนึ่งไปวาดกราฟประกอบได้

ตัวอย่าง

เลือกชุด "ให้สมการ วาดกราฟเอง" ซ่อนกราฟและจุด แล้วบันทึกภาพเป็นกริดเปล่าพร้อมสมการ เพื่อใช้เป็นใบงานให้นักเรียนวาดกราฟ

ห้องทดลองไฮเพอร์โบลามุมฉาก

ปรับ p h k ฝึก ออกข้อสอบ และบันทึกภาพกราฟ
xy−12−10−8−6−4−224681012−8−6−4−224680C (0, 0)V₁ (1.73, 1.73)V₂ (−1.73, −1.73)F₁ (2.45, 2.45)F₂ (−2.45, −2.45)P (1.5, 2)L₁ = 1.1L₂ = 5.9L₁ = 1.05 L₂ = 5.95|L₁ − L₂| = 4.9 = 2a

ลากพื้นหลังเพื่อเลื่อน · ล้อเมาส์ซูม · ดับเบิลคลิกเพื่อรีเซ็ต · ลากจุด P และจุดศูนย์กลางได้

ไฮเพอร์โบลามุมฉาก xy = 3 จุดศูนย์กลาง (0, 0)

ลองคิดด้วยตัวเอง

เช็กความเข้าใจ

ไฮเพอร์โบลามุมฉาก (x − 2)(y + 3) = 8 มีจุดศูนย์กลางและเส้นกำกับตามข้อใด
← กลับไปเลือกบทเรียน