곡선 의 기하학 에서, 직교 란 주어진 곡선 의 두 접선이 직각에서 만나는 점들 의 집합이다.
포물선의 정식은 그것의 다이렉트릭스(purple)이다. 예:
포물선 의 직교성(prooftic)은 다이렉트릭스(proof: 아래 참조)이다. 는 SSLellipse .mw-parser-output .sfrac{white-space:nowrap}.mw-parser-output.sfrac.tion,.mw-parser-output.sfrac .tion{디스플레이:inline-block, vertical-align:-0.5em, font-size:85%;text-align:센터}.mw-parser-output.sfrac.num,.mw-parser-output.sfrac .den{디스플레이:블록, line-height:1em, 마진:00.1em}.mw-parser-output.sfrac .den{의 정시의.Border-top:1px 고체}.mw-parser-output .sr-only{국경:0;클립:rect(0,0,0,0), 높이:1px, 마진:-1px, 오버 플로: 숨어 있었다. 패딩:0;위치:절대, 너비:1px}x2/a2+y2/b2=1은 감독 원 미국+y2)a2+b2(아래 참조),. 하이퍼볼라 x 2 / a 2 - y 2 / b 2 = 1 , a > b 는 원 x + y2 2 = a 2 - b이다( b 2 b의 경우 직교 접선이 없다, 아래 참조 ). 는 아스트 x.mw-parser-output의 정시의 .frac{white-space:nowrap}.mw-parser-output.frac.num,.mw-parser-output.frac .den{:80%;line-height:0;vertical-align:슈퍼 font-size}.mw-parser-output.frac .den{vertical-align:서브}.mw-parser-output .sr-only{.국경:0;클립:rect(0,0,0,0), 높이:1px, 마진:-1px, 오버 플로: 숨어 있었다. 패딩:0;위치:절대, 너비:1px}2⁄3+y2⁄3=는 극 방정식과 1은 quadrifolium. r = 1 2 cas ( 2 φ ) , 0 ≤ φ < 2 π {\displaystyle r={\tfrac {1}{\\sqrt {2}}\cos(2\varphi ),\caps 0\leq \varphi <2\pi }} (아래 참조). 일반화:
이솝틱 은 주어진 곡선의 두 접선이 일정한 각도 에서 만나는 점의 집합이다(아래 참조). 두 평면 곡선의 이솝틱 은 두 접선이 고정 된 각도에서 만나는 점들의 집합이다. 화음 PQ 에 대한 탈레스의 정리 는 두 점 P 와 Q 로 퇴보되는 두 원의 직교로 간주할 수 있다.
포물선의 직교 어떤 포물선도 y = x 2 {\ displaystyle y=ax^{2}} 의 포물선 으로 변형될 수 있다. The slope at a point of the parabola is m = 2 a x {\displaystyle m=2ax} . Replacing x {\displaystyle x} gives the parametric representation of the parabola with the tangent slope as parameter: ( m 2 a , m 2 4 a ) . {\displaystyle \ ({\tfrac {m}{2a}},{\tfrac {m^{2}}{4a}})\;.} 접선에는 아직 알려지지 않은 n {\displaystyle n} 과(와) y = m x + n {\displaystyle y=mx+n} 이라는 방정식이 있으며, 포물선 점의 좌표를 삽입하여 결정할 수 있다. 하나는 y = m x - m 2 4 a . {\displaystyle \ y=mx-{\tfrac{m^{2}}:{4a}\;; 를 얻는다. }
접선이 포물선 을0 벗어나 점 0 (x , y)을 포함하는 경우 방정식
y 0 = m x 0 − m 2 4 a → m 2 − 4 a x 0 m + 4 a y 0 = 0 {\displaystyle y_{0}=mx_{0}-{\frac {m^{2}}:{4a}\i1\rightarrow \i1\2}-4ax_{0}\;m+4ay_{0}=0}} holds는 두 접선 통과(x 0 , y 0 )에 해당하는 두 개의 용액 m 과1 m 을2 가지고 있다. 감소된 2차 방정식의 자유 항은 항상 그 해결책의 산물이다. 따라서 접선이 직교적으로 (x 0 , y 0 ) 에서 만나는 경우 다음 방정식은 다음을 지탱한다.
m 1 m 2 = − 1 = 4 a y 0 {\displaystyle m_{1}m_{2}=-1=4ay_{0}} 마지막 방정식은 다음과 같다.
y 0 = − 1 4 a , {\displaystyle y_{0}=-{\frac {1}{4a}\;,} 그게 다이렉트릭스 의 방정식이야
타원형 및 하이퍼볼라의 직교 타원체 E : x 2 a 2 + y 2 b 2 = 1 {\ displaystyle \;E:\;{\tfrac {{a^{2}}:}}+{\ tfrac {y^{2}}:{b^{2}}}}=1\}}} 을(를) 고려의 타원이 되게 한다 .
(1 ) 인접 정점에 있는 타원 E {\ displaystyle E } 의 접선은 원하는 직교 곡선(순환 x 2 + y 2 = 2 + b 2 = 2 + b = 2 + displaysty x^{2}+y^{2 }{\displaysty x^}{\displaystysty}) 에 있는 4점 중 하나 에서 교차한다. }}=a^{2}+b^{2}}.
(2) The tangent at a point ( u , v ) {\displaystyle (u,v)} of the ellipse E {\displaystyle E} has the equation u a 2 x + v b 2 y = 1 {\displaystyle {\tfrac {u}{a^{2}}}x+{\tfrac {v}{b^{2}}}y=1} (s. Ellipse ). 이 방정식이 풀 수 있는 꼭지점이 아닌 경우: y = - b 2 u a 2 v x + b 2 v . {\displaystyle \ y=-{\tfrac {b^{2}u}{a^{2}v}\;x\;;;; +\;{\tfrac{b^{2}}:{v}\; }
Using the abbreviations ( I ) m = − b 2 u a 2 v , n = b 2 v {\displaystyle (I)\;m=-{\tfrac {b^{2}u}{a^{2}v}},\;{\color {red}n={\tfrac {b^{2}}{v}}}\;} and the equation u 2 a 2 = 1 − v 2 b 2 = 1 − b 2 n 2 {\displaystyle \;{\color {blue}{\tfrac {u^{2}}{a^{ {{}}}}=1-{\tfrac{v^{2}}:{b^{2}}=1-{\tfrac{b^{2}}:{n^{2}}:}\}} 1은 다음과 같은 효과 를 얻는다.
m 2 = b 4 u 2 a 4 v 2 = 1 a 2 b 4 v 2 u 2 a 2 = 1 a 2 n 2 ( 1 − b 2 n 2 ) = n 2 − b 2 a 2 . {\displaystyle m^{2}={\frac {b^{4}u^{2}}{a^{4}v^{2}}}={\frac {1}{a^{2}}}{\color {red}{\frac {b^{4}}{v^{2}}}}{\color {blue}{\frac {u^{2}}{a^{2}}}}={\frac {1}{a^{2}}}{\color {red}n^{2}}{\color {blue}(1-{\frac {b^{2}}{n^{2}}})}={\frac {n^{2}-b^{2}}{a^{2}}}\;.} 따라서 (I )n = ± m a 2 + b 2 {\ displaystyle \ (II)\;n=\pm {\sqrt {m^{2}a^{2}+b^{2 } }}}} 과 (와) 비 수직 탄젠트의 방정식은
y = m x ± m 2 a 2 + b 2 . {\displaystyle y=m\;x\;\pm {\sqrt {m^{2}a^{2}+b^{2}}. } u , v {\displaystyle u,v} 및 존중(I ) {\displaystyle i) 에 대한 관계( I )를 해결하면 타원의 파라메트릭 표현에 따라 기울기가 발생한다.
( u , v ) = ( -m a 2 ± m a 2 + b 2 + b 2 , b 2 ± m 2 a 2 + b ) . {\ displaystyle (u,v)=(-{\tfrac {ma^{2}}}{\pm {m^{2}a^{2}+b^{2 }} }}}}\,\;{\tfrac {b^{2}}:{\pm {\sqrt{m^{2}a^{2}+b^{2 } }}}}\ .\ }( 다른 증거는: 타원 을 참조하십시오.) 접선에 점( x 0 , y 0 ) {\displaystyle(x_{0},y_{0}}}) 이 포함되어 있으면 타원으로부터 떨어진 방정식이 있다.
y 0 = m x 0 ± m 2 a 2 + b 2 {\displaystyle y_{0}=mx_{0}\pm {\sqrt {m^{2}a^{2}+b^{2} }}}} 정사각형 근을 제거하면
m 2 − 2 x 0 y 0 x 0 2 − a 2 m + y 0 2 − b 2 x 0 2 − a 2 = 0 , {\displaystyle m^{2}-{0}y_{0}}}{0}}{0}^{0}-{0}^{2}m+{\frac {y_{0}^{0}-b^{2}}:{x_{0}-b^{0}-{0}-a^{2}}}}=0,0,}}}} 두 개의 용액 m 1 , m 2 {\ displaystyle m_{1},m_{ 2}}개가 있으며 , 이는 지나가는 두 개의 접선(x 0 , y 0 ) {\displaystyle (x_{0},y_{0}}}}} 에 해당된다. 일차 이차 방정식의 상수 항은 항상 그 해결책의 산물이다. 따라서 접선이 직교적으로 ( x 0 , y 0 ) {\displaystyle (x_{0},y_{0}}} 에서 만나는 경우 다음 방정식은 다음을 유지한다.
m 1 m 2 = − 1 = y 0 2 − b 2 x 0 2 − a 2 {\displaystyle m_{1}m_{2}=-1={\frac {y_{0}^{2}-b^{2}}:{x_{0}^{0}^{2}-a^{2}}: 마지막 방정식은 다음과 같다.
x 0 2 + y 0 2 = a 2 + b 2 . {\displaystyle x_{0}^{2}+y_{0} }^{2}=a^{2}+b^{2}\;.} ( 1)과 (2) 에서 다음과 같은 것을 얻는다.
직교 접선의 교차점은 원 x 2 + y 2 = 2 + b 2 {\ displaystyle x^{2}+y^{2 }의 점이다. }}=a^{2}+b^{2}}. 하이퍼볼라 타원형 케이스는 거의 정확히 하이퍼볼라 케이스에 채택할 수 있다. b 2 {\ displaystyle b^{2}} 개를 - b 2 {\ displaystyle -b^{2}} 개로 교체하고 m ~ m > b / a 로 제한해야 한다. 따라서 다음과 같다.
직교 접선의 교차점은 원 x 2 + y 2 = 2 - b 2 {\ displaystyle x^{2}+y^{2 }의 점이다. }}=a^{2}-b^{2 }}, 여기 서 a > b .
아스트로이드의 직교 아스트로이드는 모수적 표현으로 설명할 수 있다.
c → ( t ) = ( cos 3 t , sin 3 t ) , 0 ≤ t < 2 π {\displaystyle {\vec}}}(t)=\left(\cos ^{3}t,\sin ^{3}t\right),\quad 0\leq<2\pi } . 조건으로부터
c ˙ → ( t ) ⋅ c ˙ → ( t + α ) = 0 {\displaystyle {\vec}{\dot{c}(t)\cdot {\vec}(t+\dot )=0} ċ →( t ) 에 직교 접선이 나타나는 매개변수 공간의 거리 α 를 인식한다. 거리는 매개변수 t , 즉 α = ± π / 2 와 무관하다는 것이 밝혀졌다. c →( t ) 및 c →( t + π / 2 ) 점에 있는 (직교) 접선의 방정식은 각각 다음과 같다.
y = − 햇볕에 그을리다 t ( x − cas 3 t ) + 죄를 짓다 3 t , y = 1 햇볕에 그을리다 t ( x + 죄를 짓다 3 t ) + cas 3 t . {\displaystyle {\ligned}y&=-\tan t(x-\cos ^{3}t\right)+\sin ^{3}t,\\y&={\frace{1}{1}}}\t}왼쪽(x+\sin ^}t\right)+\cos ^{3}t. \end{정렬}}} 공통점에는 다음과 같은 좌표가 있다.
x = 죄를 짓다 t cas t ( 죄를 짓다 t − cas t ) , y = 죄를 짓다 t cas t ( 죄를 짓다 t + cas t ) . #\displaystyle {\sin t-\cos t(\sin t-\cos t)\\sin t=\sin t+\cos t(\sin t+\cos t)\\cos t(\sin t+\cos t. \end{정렬}}} 이것은 동시에 정자의 파라메트릭 표현이다.
매개변수 t 를 제거하면 암묵적 표현이 나타난다.
2 ( x 2 + y 2 ) 3 − ( x 2 − y 2 ) 2 = 0. {\displaystyle 2\좌(x^{2}+y^{2}\우)^{3}-\좌(x^{2}-y^{2}\우)^{2}=0. } 새로운 파라미터 introducing = t - 5 5 / 4 를 도입한다.
x = 1 2 cas ( 2 φ ) cas φ , y = 1 2 cas ( 2 φ ) 죄를 짓다 φ . {\displaystyle {\barphi}x&={\tfrac {1}{\sqrt{2}}\cos(2\varphi )\cos \varphi ,\y&={\tfrac {1}{\sqrt{2}}}\cos(2\varphi )\sinvarphi.end{}}}}}} (검증은 각도 합 과 차이 식별 을 사용한다.) 그래서 우리는 극의 표현을 얻는다.
r = 1 2 cas ( 2 φ ) , 0 ≤ φ < 2 π {\displaystyle r={\tfrac {1}{\\sqrt {2}}\cos(2\varphi ),\caps 0\leq \varphi <2\pi }} 정격의 따라서 다음과 같다.
포물선, 타원, 하이퍼볼라의 이솝틱 80° 및 100° 각도에 대한 포물선의 이솝틱스(퍼플) 80° 및 100° 각도에 대한 타원의 이솝틱스(퍼플) 80° 및 100° 각도에 대한 하이퍼볼라의 이솝틱스(퍼플) 각도 α ≠ 90° 에 대한 동위원소 아래에 열거되어 있다. 그것들은 α-이솝틱스라고 불린다. 자세한 내용은 아래 를 참조하십시오.
이솝틱스 방정식 포물선: 등식 y = 도끼 가2 있는 포물선의 α 이등분자는 하이퍼볼라의 가지다.
x 2 − 햇볕에 그을리다 2 α ( y + 1 4 a ) 2 − y a = 0. {\displaystyle x^{2}-\tan ^{2}\{2}\proc{1}{4a}\right)^{2}-{\frac {a}}=0. } 하이퍼볼라의 가지들은 두 각 α 와 180° - α 에 대해 이솝소틱을 제공한다(그림 참조).
타원: 등식 x 2 / a 2 + y 2 / b 2 = 1 을 갖는 타원의 α-이소포틱스는 도-4 곡선의 두 부분이다.
( x 2 + y 2 − a 2 − b 2 ) 2 햇볕에 그을리다 2 α = 4 ( a 2 y 2 + b 2 x 2 − a 2 b 2 ) {\displaystyle \left(x^{2}+y^{2}-a^{2}-a^{2}-b^{2}\right)^{2}\tan^{2}\ft=4\ft(a^{2}y^{2}y^{2}+b^{2}){2 }x^{2}-a^{2}b^{2}\오른쪽)} (그림 참조).
하이퍼볼라: x 2 / a 2 - y 2 / b 2 = 1 등식을 갖는 하이퍼볼라의 α-이소방틱스는 도-4 곡선의 두 부분이다.
( x 2 + y 2 − a 2 + b 2 ) 2 햇볕에 그을리다 2 α = 4 ( a 2 y 2 − b 2 x 2 + a 2 b 2 ) . {\displaystyle \left(x^{2}+y^{2}-a^{2}+b^{2} }\right)^{2}\tan^{2}\cHB =4\left(a^{2}y^{2}-b^{2}x^{2}+a^{2}b^{2}\right) } 교정쇄 포물선: 포물선 y = 도끼 는2 접선 m = 2ax :
c → ( m ) = ( m 2 a , m 2 4 a ) , m ∈ R . {\displaystyle {\vec}(m)=\왼쪽({\frac {m}{2a},{\frac {m^{2}}:{4a}\오른쪽),\quad m\in \mathb {R}.} 경사 m 의 접선에는 방정식이 있다.
y = m x − m 2 4 a . {\displaystyle y=mx-{\frac {m^{2}}{4a}}. } 점(x 0 , y 0 ) 은 다음과 같은 경우에만 접선에 위치한다.
y 0 = m x 0 − m 2 4 a . {\displaystyle y_{0}=mx_{0}-{\frac {m^{2}}{4a}}. } 이는 (x 0 , y) 를0 포함하는 두 접선의 경사 m, m 이1 2 2차 방정식을 충족함을 의미한다.
m 2 − 4 a x 0 m + 4 a y 0 = 0. {\displaystyle m^{2}-4ax_{0}m+4ay_{0}=0. } 접선이 각도 α 또는 180° 에서 만나는 경우 - α , 등식
햇볕에 그을리다 2 α = ( m 1 − m 2 1 + m 1 m 2 ) 2 {\displaystyle \tan ^{2}\cHB =\lefted\frac {m_{1}-m_{2}}:{1+m_{1}m_{2}}\오른쪽)^{2} 반드시 이루어져야 한다. m 에 대한 2차 방정식을 풀고, 마지막 방정식 에1 m, m 을2 삽입하면,
x 0 2 − 햇볕에 그을리다 2 α ( y 0 + 1 4 a ) 2 − y 0 a = 0. {\displaystyle x_{0}^{2}-\tan ^{2}\reft(y_{0}+{\frac{1}{4a}\오른쪽)^{2}-{\frac {y_{0}}}=0}=0. } 이것이 위의 하이퍼볼라의 방정식이다. 그것의 가지에는 두 각 α 와 180° - α 에 대한 포물선의 두 이등분자가 있다.
타원: 타원 x/a 2 + y 2 /b2 2 = 1 의 경우 2차 방정식에 대한 직교 개념을 채택할 수 있다.
m 2 − 2 x 0 y 0 x 0 2 − a 2 m + y 0 2 − b 2 x 0 2 − a 2 = 0. {\displaystyle m^{2}-{0}y_{0}}}{0}}{0}^{0}-{0}^{2}m+{\frac {y_{0}^{0}-b^{2}}:{x_{0}-a^{2}-2}}:0}=0. } 이제 포물선의 경우와 마찬가지로 2차 방정식을 풀고 두 용액 m 1 , m 을2 방정식에 삽입해야 한다.
햇볕에 그을리다 2 α = ( m 1 − m 2 1 + m 1 m 2 ) 2 . {\displaystyle \tan ^{2}\cHB =\lefted\frac {m_{1}-m_{2}}:{1+m_{1}m_{2}}\오른쪽)^{2}} 재배열은 이솝소틱이 도-4 곡선의 일부라는 것을 보여준다.
( x 0 2 + y 0 2 − a 2 − b 2 ) 2 햇볕에 그을리다 2 α = 4 ( a 2 y 0 2 + b 2 x 0 2 − a 2 b 2 ) . {\displaystyle \left(x_{0}^{2}+y_{0} }^{2}-a^{2}-b^{2}}\right)^{2}\tan^{2}\tan^{2}\ft=4\reft(a^{2}y_{0}^{2}+b^{2} }x_{0}^{2}-a^{2}b^{2}\오른쪽). } 하이퍼볼라: 하이퍼볼라의 경우 용액은 타원형2 케이스에서 b 를2 -b로 대체하여 채택할 수 있다(정형체의 경우, 위 참조 ).
이등분석을 시각화하려면 암시적 곡선 을 참조하십시오.
외부 링크
위키미디어 커먼즈에는 이솝틱스 와 관련된 미디어가 있다.
메모들
참조