10.E: Geometría Analítica (Ejercicios)
( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\)
10.1: La elipse
En esta sección, investigaremos la forma de esta sala y sus aplicaciones en el mundo real, incluyendo hasta qué punto de distancia pueden pararse dos personas en el Salón de Estatuas y aún se escuchan susurrar.
Verbal
1) Definir una elipse en términos de sus focos.
- Responder
-
Una elipse es el conjunto de todos los puntos en el plano cuya suma de distancias desde dos puntos fijos, llamados los focos, es una constante.
2) ¿Dónde deben estar los focos de una elipse?
3) ¿Qué caso especial de elipse tenemos cuando los ejes mayor y menor son de la misma longitud?
- Responder
-
Este caso especial sería un círculo.
4) Para el caso especial antes mencionado, ¿qué sería cierto de los focos de esa elipse?
5) ¿Qué se puede decir de la simetría de la gráfica de una elipse con centro en el origen y focos a lo largo dely eje?
- Responder
-
Es simétrico alrededor delx eje -eje,y -eje, y el origen.
Algebraico
Para los ejercicios 6-10, determinar si las ecuaciones dadas representan elipses. En caso afirmativo, escriba en forma estándar.
6)2x2+y=4
7)4x2+9y2=36
- Responder
-
sí;x232+y222=1
8)4x2−y2=4
9)4x2+9y2=1
- Responder
-
sí;x2(12)2+y2(12)2=1
10)4x2−8x+9y2−72y+112=0
Para los ejercicios 11-26, escribir la ecuación de una elipse en forma estándar, e identificar los puntos finales de los ejes mayor y menor así como los focos.
11)x24+y249=1
- Responder
-
x222+y272=1; Puntos finales del eje mayor(0,7) y(0,−7). Puntos finales de eje menor(2,0) y(−2,0). Focos en(0,3√5),(0,−3√5).
12)x2100+y264=1
13)x2+9y2=1
- Responder
-
x2(1)2+y2(13)2=1; Puntos finales del eje mayor(1,0) y(−1,0). Puntos finales del eje menor(0,13),(0,−13). Focos en(2√23,0),(−2√23,0).
14)4x2+16y2=1
15)(x−2)249+(y−4)225=1
- Responder
-
(x−2)272+(y−4)252=1; Puntos finales del eje mayor(9,4),(−5,4). Puntos finales del eje menor(2,9),(2,−1). Focos en(2+2√6,4),(2−2√6,4)
16)(x−2)281+(y+1)216=1
17)(x+5)24+(y−7)29=1
- Responder
-
(x+5)222+(y−7)232=1; Puntos finales del eje mayor(−5,10),(−5,4). Puntos finales del eje menor(−3,7),(−7,7). Focos en(−5,7+√5),(−5,7−√5)
18)(x−7)249+(y−7)249=1
19)4x2−8x+9y2−72y+112=0
- Responder
-
(x−1)232+(y−4)222=1; Puntos finales del eje mayor(4,4),(−2,4). Puntos finales del eje menor(1,6),(1,2). Focos en(1+√5,4),(1−√5,4)
20)9x2−54x+9y2−54y+81=0
21)4x2−24x+36y2−360y+864=0
- Responder
-
(x−3)2(3√2)2+(y−5)2√22=1; Puntos finales del eje mayor(3+3√2,5),(3−3√2,5). Puntos finales del eje menor(3,5+√2),(3,5−√2). Focos en(7,5),(−1,5)
22)4x2+24x+16y2−128y+228=0
23)4x2+40x+25y2−100y+100=0
- Responder
-
(x+5)2(5)2+(y−2)2(2)2=1; Puntos finales del eje mayor(0,2),(−10,2). Puntos finales del eje menor(−5,4),(−5,0). Focos en(−5+√21,2),(−5−√21,2)
24)x2+2x+100y2−1000y+2401=0
25)4x2+24x+25y2+200y+336=0
- Responder
-
(x+3)2(5)2+(y+4)2(2)2=1; Puntos finales del eje mayor(2,−4),(−8,−4). Puntos finales del eje menor(−3,−2),(−3,−6). Focos en(−3+√21,−4),(−3−√21,−4)
26)9x2+72x+16y2+16y+4=0
Para los ejercicios 27-31, encuentra los focos para las elipses dadas.
27)(x+3)225+(y+1)236=1
- Responder
-
Focos(−3,−1+√11),(−3,−1−√11)
28)(x+1)2100+(y−2)24=1
29)x2+y2=1
- Responder
-
Enfoque(0,0)
30)x2+4y2+4x+8y=1
31)10x2+y2+200x=0
- Responder
-
Focos(−10,30),(−10,−30)
Gráfica
Para los ejercicios 32-45, grafica las elipses dadas, señalando el centro, los vértices y los focos.
32)x225+y236=1
33)x216+y29=1
- Responder
-
Centro(0,0), Vértices(4,0),(−4,0),(0,3),(0,−3). Focos(√7,0),(−√7,0)
34)4x2+9y2=1
35)81x2+49y2=1
- Responder
-
Centro(0,0), Vértices(19,0),(−19,0),(0,17),(0,17). Focos(0,4√263),(0,−4√263)
36)(x−2)264+(y−4)216=1
37)(x+3)29+(y−3)29=1
- Responder
-
Centro(−3,3), Vértices(0,3),(−6,3),(−3,0),(−3,6). Enfoque(−3,3)
Tenga en cuenta que esta elipse es un círculo. El círculo tiene un solo foco, que coincide con el centro.
38)x22+(y+1)25=1
39)4x2−8x+16y2−32y−44=0
- Responder
-
Centro(1,1), Vértices(5,1),(−3,1),(1,3),(1,−1). Focos(1,1+4√3),(1,1−4√3)
40)x2−8x+25y2−100y+91=0
41)x2+8x+4y2−40y+112=0
- Responder
-
Centro(−4,5), Vértices(−2,5),(−6,4),(−4,6),(−4,4). Focos(−4+√3,5),(−4−4√3,5)
42)64x2+128x+9y2−72y−368=0
43)16x2+64x+4y2−8y+4=0
- Responder
-
Centro(−2,1), Vértices(0,1),(−4,1),(−2,5),(−2,−3). Focos(−2,1+2√3),(−2,1−2√3)
44)100x2+1000x+y2−10y+2425=0
45)4x2+16x+4y2+16y+16=0
- Responder
-
Centro(−2,2), Vértices(0,−2),(−4,−2),(−2,0),(−2,−4). Enfoque(−2,−2)
Para los ejercicios 46-51, utilice la información dada sobre la gráfica de cada elipse para determinar su ecuación.
46) Centrar en el origen, simétrico con respecto a los ejesx - yy -ejes, enfoque(4,0) y punto sobre la gráfica(0,3).
47) Centrar en el origen, simétrico con respecto a los ejesx - yy -ejes, enfoque(0,−2) y punto sobre la gráfica(5,0).
- Responder
-
x225+y229=1
48) Centrar en el origen, simétrico con respecto a los ejesx - yy -ejes, enfoque en(3,0), y eje mayor es dos veces más largo que el eje menor.
49) Centro(4,2); vértice(9,2); un foco:(4+2√6,2)
- Responder
-
(x−4)225+(y−2)21=1
50) Centro(3,5); vértice(3,11); un foco:(3,5+4√2)
51) Centro(−3,4); vértice(1,4); un foco:(−3+2√3,4)
- Responder
-
(x+3)216+(y−4)24=1
Para los ejercicios 52-56, dada la gráfica de la elipse, determinar su ecuación.
52)
53)
- Responder
-
x281+y29=1
54)
55)
- Responder
-
(x+2)24+(y−2)29=1
56)
Extensiones
Para los ejercicios 57-61, encuentra el área de la elipse. El área de una elipse viene dada por la fórmulaArea=a⋅b⋅π
57)(x−3)29+(y−3)216=1
- Responder
-
Area=12πunidades cuadradas
58)(x+6)216+(y−6)236=1
59)(x+1)24+(y−2)25=1
- Responder
-
Area=2√5πunidades cuadradas
60)4x2−8x+9y2−72y+112=0
61)9x2−54x+9y2−54y+81=0
- Responder
-
Area=9πunidades cuadradas
Aplicaciones del mundo real
62) Encuentra la ecuación de la elipse que solo cabrá dentro de una caja que sea8 unidades de ancho y4 unidades de alto.
63) Encuentra la ecuación de la elipse que solo cabrá dentro de una caja que es cuatro veces más ancha que alta. Expresar en términos deh, la altura.
- Responder
-
x24h2+y214h2=1
64) Un arco tiene la forma de una semielipse (la mitad superior de una elipse). El arco tiene una altura de8 pies y un lapso de20 pies. Encuentra una ecuación para la elipse, y úsala para encontrar la altura al0.01 pie más cercano del arco a una distancia de4 pies del centro.
65) Un arco tiene la forma de una semielipse. El arco tiene una altura de12 pies y un lapso de40 pies. Encuentra una ecuación para la elipse, y úsala para encontrar la distancia desde el centro hasta un punto en el que la altura es6 pies. Redondear a la centésima más cercana.
- Responder
-
x2400+y2144=1. Distancia =17.32 pies
66) Un puente se va a construir en forma de arco semielíptico y debe tener un tramo de120 pies. La altura del arco a una distancia de40 pies del centro es ser8 pies. Encuentra la altura del arco en su centro.
67) Una persona en una galería susurrante de pie en un foco de la elipse puede susurrar y ser escuchada por una persona parada en el otro foco porque todas las ondas sonoras que llegan al techo se reflejan a la otra persona. Si una galería susurrante tiene una longitud de120 pies, y los focos están ubicados a30 pies del centro, encuentra la altura del techo en el centro.
- Responder
-
Aproximadamente51.96 pies
68) Una persona se encuentra a8 pies de la pared más cercana en una galería susurrante. Si esa persona está en un foco, y el otro enfoque está a80 pies de distancia, ¿cuál es la longitud y la altura en el centro de la galería?
10.2: La hipérbola
En geometría analítica, una hipérbola es una sección cónica formada por la intersección de un cono circular recto con un plano en un ángulo tal que ambas mitades del cono se intersectan. Esta intersección produce dos curvas independientes y no delimitadas que son imágenes especulares entre sí.
Verbal
1) Definir una hipérbola en términos de sus focos.
- Responder
-
Una hipérbola es el conjunto de puntos en un plano cuya diferencia de distancias desde dos puntos fijos (focos) es una constante positiva.
2) ¿Qué podemos concluir sobre una hipérbola si sus asíntotas se cruzan en el origen?
3) ¿Qué debe ser cierto de los focos de una hipérbola?
- Responder
-
Los focos deben estar en el eje transversal y estar en el interior de la hipérbola.
4) Si el eje transversal de una hipérbola es vertical, ¿qué sabemos de la gráfica?
5) ¿Dónde debe ser el centro de la hipérbola relativo a sus focos?
- Responder
-
El centro debe ser el punto medio del segmento lineal que une los focos.
Algebraico
Para los ejercicios 6-10, determinar si las siguientes ecuaciones representan hipérbolas. Si es así, escriba en forma estándar.
6)3y2+2x=6
7)x236−y29=1
- Responder
-
six262−y232=1
8)5y2+4x2=6x
9)25x2−16y2=400
- Responder
-
six242−y252=1
10)−9x2+18x+y2+4y−14=0
Para los ejercicios 11-25, escribir la ecuación para la hipérbola en forma estándar si no es ya, e identificar los vértices y focos, y escribir ecuaciones de asíntotas.
11)x225−y236=1
- Responder
-
x252−y262=1; vértices:(5,0),(−5,0); focos:(√61,0),(−√61,0); asíntotas:y=65x,y=−65x
12)x2100−y29=1
13)y24−x281=1
- Responder
-
y222−x292=1; vértices:(0,2),(0,−2); focos:(0,√85),(0,−√85); asíntotas:y=29x,y=−29x
14)9y2−4x2=1
15)(x−1)29−(y−2)216=1
- Responder
-
(x−1)232−(y−2)242=1; vértices:(4,2),(−2,2); focos:(6,2),(−4,2); asíntotas:y=43(x−1)+2,y=−43(x−1)+2
16)(y−6)236−(x+1)216=1
17)(x−2)249−(y+7)249=1
- Responder
-
(x−2)272−(y+7)272=1; vértices:(9,−7),(−5,−7); focos:(2+7√2,−7),(2−7√2,−7); asíntotas:y=x−9,y=−x−5
18)4x2−8x−9y2−72y+112=0
19)−9x2−54x+9y2−54y+81=0
- Responder
-
(x+3)232−(y−3)232=1; vértices:(0,3),(−6,3); focos:(−3+3√2,1),(−3−3√2,1); asíntotas:y=x+6,y=−x
20)4x2−24x−36y2−360y+864=0
21)−4x2+24x+16y2−128y+156=0
- Responder
-
(y−4)222−(x−3)242=1; vértices:(3,6),(3,2); focos:(3,4+2√5),(3,4−2√5); asíntotas:y=12(x−3)+4,y=−12(x−3)+4
22)−4x2+40x+25y2−100y+100=0
23)x2+2x−100y2−1000y+2401=0
- Responder
-
(y+5)272−(x+1)2702=1; vértices:(−1,2),(−1,−12); focos:(−1,−5+7√101),(−1,−5−7√101); asíntotas:y=110(x+1)−5,y=−110(x+1)−5
24)−9x2+72x+16y2+16y+4=0
25)4x2+24x−25y2+200y−464=0
- Responder
-
(x+3)252−(y−4)222=1; vértices:(2,4),(−8,4); focos:(−3+√29,4),(−3−√29,4); asíntotas:y=25(x+3)+4,y=−25(x+3)+4
Para los ejercicios 26-30, encuentra las ecuaciones de las asíntotas para cada hipérbola.
26)y232−x232=1
27)(x−3)252−(y+4)222=1
- Responder
-
y=25(x−3)−4,y=−25(x−3)−4
28)(y−3)232−(x+5)262=1
29)9x2−18x−16y2+32y−151=0
- Responder
-
y=34(x−1)+1,y=−34(x−1)+1
30)16y2+96y−4x2+16x+112=0
Gráfica
Para los ejercicios 31-44, esbozar una gráfica de la hipérbola, etiquetando vértices y focos.
31)x249−y216=1
- Responder
-
32)x264−y24=1
33)y29−x225=1
- Responder
-
34)81x2−9y2=1
35)(y+5)29−(x−4)225=1
- Responder
-
36)(x−2)28−(y+3)227=1
37)(y−3)29−(x−3)29=1
- Responder
-
38)−4x2−8x+16y2−32y−52=0
39)x2−8x−25y2−100y−109=0
- Responder
-
40)−x2+8x+4y2−40y+88=0
41)64x2+128x−9y2−72y−656=0
- Responder
-
42)16x2+64x−4y2−8y−4=0
43)−100x2+1000x+y2−10y−2575=0
- Responder
-
44)4x2+16x−4y2+16y+16=0
Para los ejercicios 45-50, dada información sobre la gráfica de la hipérbola, encuentra su ecuación.
45) Vértices en(3,0) y(−3,0) y un enfoque en(5,0).
- Responder
-
x29−y216=1
46) Vértices en(0,6) y(0,−6) y un enfoque en(0,−8).
47) Vértices en(1,1) y(11,1) y un enfoque en(12,1).
- Responder
-
(x−6)225−(y−1)211=1
48) Centro:(0,0); vértice:(0,−13)
49) Centro:(4,2); vértice:(9,2)
- Responder
-
(x−4)225−(y−2)21=1
50) Centro:(3,5); vértice:(3,11); un foco:(3,5+2√10).
Para los ejercicios 51-,55 dada la gráfica de la hipérbola, encuentra su ecuación.
51)
- Responder
-
y216−x225=1
52)
53)
- Responder
-
y29−(x+1)29=1
54)
55)
- Responder
-
(x+3)225−(y+3)225=1
Extensiones
Para los ejercicios 56-60, expresar la ecuación para la hipérbola como dos funciones, cony como una función dex. Exprese de la manera más sencilla posible. Utilice una calculadora gráfica para bosquejar la gráfica de las dos funciones en los mismos ejes.
56)x24−y29=1
57)y29−x21=1
- Responder
-
y(x)=3√x2+1,y(x)=−3√x2+1
58)(x−2)216−(y+3)225=1
59)−4x2−16x+y2−2y−19=0
- Responder
-
y(x)=1+2√x2+4x+5,y(x)=1−2√x2+4x+5
60)4x2−24x−y2−4y+16=0
Aplicaciones del mundo real
Para los ejercicios 61-65, se va a construir un seto en forma de hipérbola cerca de una fuente en el centro del patio. Encuentra la ecuación de la hipérbola y dibuja la gráfica.
61) El seto seguirá a las asíntotasy=x yy=−x, y su distancia más cercana a la fuente central es de5 yardas.
- Responder
-
x225−y225=1
62) El seto seguirá a las asíntotasy=2x yy=−2x, y su distancia más cercana a la fuente central es de6 yardas.
63) El seto seguirá a las asíntotasy=12x yy=−12x, y su distancia más cercana a la fuente central es de10 yardas.
- Responder
-
x2100−y225=1
64) El seto seguirá a las asíntotasy=23x yy=−23x, y su distancia más cercana a la fuente central es de12 yardas.
65) El seto seguirá a las asíntotasy=34x yy=−34x, y su distancia más cercana a la fuente central es de20 yardas.
- Responder
-
x2400−y2225=1
Para los ejercicios 66-70, supongamos que un objeto entra en nuestro sistema solar y queremos graficar su trayectoria en un sistema de coordenadas con el sol en el origen y elx eje -eje como eje de simetría para la trayectoria del objeto. Dar la ecuación de la trayectoria de vuelo de cada objeto utilizando la información dada.
66) El objeto entra por un camino aproximado por la líneay=x−2 y pasa dentro de1 au (unidad astronómica) del sol en su aproximación más cercana, de manera que el sol es uno de los focos de la hipérbola. Luego sale del sistema solar a lo largo de un camino aproximado por la líneay=−x+2.
67) El objeto entra por un camino aproximado por la líneay=2x−2 y pasa dentro de0.5 au del sol en su aproximación más cercana, por lo que el sol es uno de los focos de la hipérbola. Luego sale del sistema solar a lo largo de un camino aproximado por la líneay=−2x+2.
- Responder
-
(x−1)20.25−y20.75=1
68) El objeto entra por un camino aproximado por la líneay=0.5x+2 y pasa dentro de1 au del sol en su aproximación más cercana, por lo que el sol es uno de los focos de la hipérbola. Luego sale del sistema solar a lo largo de un camino aproximado por la líneay=−0.5x−2.
69) El objeto entra por un camino aproximado por la líneay=13x−1 y pasa dentro de1 au del sol en su aproximación más cercana, por lo que el sol es uno de los focos de la hipérbola. Luego sale del sistema solar a lo largo de un camino aproximado por la líneay=−13x+1.
- Responder
-
(x−3)2−9y2=4
70) El objeto entra por un camino aproximado por la líneay=3x−9 y pasa dentro de1 au del sol en su aproximación más cercana, por lo que el sol es uno de los focos de la hipérbola. Luego sale del sistema solar a lo largo de un camino aproximado por la líneay=−3x+9.
10.3: La Parábola
Al igual que la elipse y la hipérbola, la parábola también se puede definir por un conjunto de puntos en el plano de coordenadas. Una parábola es el conjunto de todos los puntos en un plano que están a la misma distancia de una línea fija, llamada directrix, y un punto fijo (el foco) no en la directrix.
Verbal
1) Definir una parábola en términos de su enfoque y directrix.
- Responder
-
Una parábola es el conjunto de puntos en el plano que se encuentran equidistantes de un punto fijo, el foco, y una línea fija, la directriz.
2) Si la ecuación de una parábola está escrita en forma estándar yp es positiva y la directrix es una línea vertical, entonces ¿qué podemos concluir sobre su gráfica?
3) Si la ecuación de una parábola está escrita en forma estándar yp es negativa y la directrix es una línea horizontal, entonces ¿qué podemos concluir sobre su gráfica?
- Responder
-
El gráfico se abrirá hacia abajo.
4) ¿Cuál es el efecto en la gráfica de una parábola si su ecuación en forma estándar tiene valores crecientes dep?
5) A medida que se ensancha la gráfica de una parábola, ¿qué pasará con la distancia entre el foco y la directriz?
- Responder
-
La distancia entre el foco y la directrix aumentará.
Algebraico
Para los ejercicios 6-10, determinar si la ecuación dada es una parábola. Si es así, reescriba la ecuación en forma estándar.
6)y2=4−x2
7)y=4x2
- Responder
-
siy=4(1)x2
8)3x2−6y2=12
9)(y−3)2=8(x−2)
- Responder
-
si(y−3)2=4(2)(x−2)
10)y2+12x−6y−51=0
Para los ejercicios 11-30, reescriba la ecuación dada en forma estándar, y luego determine el vértice(V)(F), enfoque y directrix(d) de la parábola.
11)x=8y2
- Responder
-
y2=18x,V:(0,0),F:(132,0),d:x=−132
12)y=14x2
13)y=−4x2
- Responder
-
x2=−14y,V:(0,0),F:(0,−116),d:y=−116
14)x=18y2
15)x=36y2
- Responder
-
y2=136x,V:(0,0),F:(1144,0),d:x=−1144
16)x=136y2
17)(x−1)2=4(y−1)
- Responder
-
(x−1)2=4(y−1),V:(1,1),F:(1,2),d:y=0
18)(y−2)2=45(x+4)
19)(y−4)2=2(x+3)
- Responder
-
(y−4)2=2(x+3),V:(−3,4),F:(−52,4),d:x=−72
20)(x+1)2=2(y+4)
21)(x+4)2=24(y+1)
- Responder
-
(x+4)2=24(y+1),V:(−4,−1),F:(−4,5),d:y=−7
22)(y+4)2=16(x+4)
23)y2+12x−6y+21=0
- Responder
-
(y−3)2=−12(x+1),V:(−1,3),F:(−4,3),d:x=2
24)x2−4x−24y+28=0
25)5x2−50x−4y+113=0
- Responder
-
(x−5)2=45(y+3),V:(5,−3),F:(5,−145),d:y=−165
26)y2−24x+4y−68=0
27)x2−4x+2y−6=0
- Responder
-
(x−2)2=−2(y−5),V:(2,5),F:(2,92),d:y=112
28)y2−6y+12x−3=0
29)3y2−4x−6y+23=0
- Responder
-
(y−1)2=43(x−5),V:(5,1),F:(163,1),d:x=143
30)x2+4x+8y−4=0
Gráfica
Para los ejercicios 31-44, grafica la parábola, etiquetando el foco y la directriz.
31)x=18y2
- Responder
-
32)y=36x2
33)y=136x2
- Responder
-
34)y=−9x2
35)(y−2)2=−43(x+2)
- Responder
-
36)−5(x+5)2=4(y+5)
37)−6(y+5)2=4(x−4)
- Responder
-
38)y2−6y−8x+1=0
39)x2+8x+4y+20=0
- Responder
-
40)3x2+30x−4y+95=0
41)y2−8x+10y+9=0
- Responder
-
42)x2+4x+2y+2=0
43)y2+2y−12x+61=0
- Responder
-
44)−2x2+8x−4y−24=0
Para los ejercicios 45-50, encuentra la ecuación de la parábola dada información sobre su gráfica.
45) El vértice es(0,0); directrix esy=4, el foco es(0,−4).
- Responder
-
x2=−16y
46) El vértice es(0,0); directrix esx=4, el foco es(−4,0).
47) El vértice es(2,2); directrix es elx=2−√2, foco es(2+√2,2).
- Responder
-
(y−2)2=4√2(x−2)
48) El vértice es(−2,3); directrix esx=−72, el foco es(−12,3).
49) El vértice es(√2,−√3); directrix esx=2√2, el foco es(0,−√3).
- Responder
-
(y+√3)2=−4√2(x−√2)
50) El vértice es(−,21); directrix esy=113, el foco es(1,13).
Para los ejercicios 51-55, determinar la ecuación para la parábola a partir de su gráfica.
51)
- Responder
-
x2=y
52)
53)
- Responder
-
(y−2)2=14(x+2)
54)
55)
- Responder
-
(y−√2)2=4√5(x+√2)
Extensiones
Para los ejercicios 56-60, se dan el vértice y los puntos finales del recto latus de una parábola. Encuentra la ecuación.
56)V(0,0), Puntos finales(2,1),(−2,1)
57)V(0,0), puntos finales(−2,4),(−2,−4)
- Responder
-
y2=−8x
58)V(1,2), Endpoints (−5,5),(7,5)
59)V(−3,−1), Endpoints (0,5),(0,−7)
- Responder
-
(y+1)2=12(x+3)
60)V(4,−3), Endpoints (5,−72),(3,−72)
Aplicaciones del mundo real
61) El espejo en un faro de automóvil tiene una sección transversal parabólica con la bombilla en el foco. En un esquema, la ecuación de la parábola se da comox2=4y. ¿En qué coordenadas debes colocar la bombilla?
- Responder
-
(0,1)
62) Si queremos construir el espejo a partir del ejercicio anterior de tal manera que el foco se ubique en(0,0.25) ¿cuál debería ser la ecuación de la parábola?
63) Una antena parabólica tiene la forma de un paraboloide de revolución. Esto significa que se puede formar girando una parábola alrededor de su eje de simetría. El receptor se ubicará en el foco. Si el plato tiene12 pies de ancho en su abertura y4 pies profundos en su centro, ¿dónde debe colocarse el receptor?
- Responder
-
En el punto2.25 pies por encima del vértice.
64) Considerar la antena parabólica del ejercicio anterior. Si el platillo tiene8 pies de ancho en la abertura y2 pies de profundidad, ¿dónde debemos colocar el receptor?
65) Un foco de luz tiene la forma de un paraboloide de revolución. Una fuente de luz se encuentra a1 pie de la base a lo largo del eje de simetría. Si la apertura del foco es de3 pies de ancho, encuentra la profundidad.
- Responder
-
0.5625pies
66) Si el foco del ejercicio anterior tiene la fuente de luz ubicada a6 centímetros de la base a lo largo del eje de simetría y la abertura es4 pies, encuentra la profundidad.
67) Un arco tiene forma de parábola. Tiene un lapso de100 pies y una altura máxima de20 pies. Encuentra la ecuación de la parábola, y determina la altura de los40 pies del arco desde el centro.
- Responder
-
x2=−125(y−20), la altura es7.2 pies
68) Si el arco del ejercicio anterior tiene un lapso de160 pies y una altura máxima de40 pies, encuentre la ecuación de la parábola, y determine la distancia desde el centro a la que la altura es20 pies.
69) Se proyecta un objeto para seguir una trayectoria parabólica dada pory=−x2+96x dóndex está la distancia horizontal recorrida en pies yy es la altura. Determinar la altura máxima que alcanza el objeto.
- Responder
-
2304pies
70) Para el objeto del ejercicio anterior, supongamos que la ruta seguida viene dada pory=−0.5x2+80x. Determinar a lo largo de la horizontal viajó el objeto para alcanzar la altura máxima.
10.4: Rotación de Ejes
En secciones anteriores de este capítulo, nos hemos centrado en las ecuaciones de forma estándar para secciones cónicas no degeneradas. En esta sección, desplazaremos nuestro enfoque hacia la ecuación de forma general, que puede ser utilizada para cualquier cónica. La forma general se establece igual a cero, y los términos y coeficientes se dan en un orden particular, como se muestra a continuación.
Verbal
1) ¿Qué efecto tiene elxy término en la gráfica de una sección cónica?
- Responder
-
Elxy término provoca que se produzca una rotación de la gráfica.
2) Si la ecuación de una sección cónica está escrita en la formaAx2+By2+Cx+Dy+E=0 yAB=0 ¿qué podemos concluir?
3) Si la ecuación de una sección cónica está escrita en la formaAx2+Bxy+Cy2+Dx+Ey+F=0, yB2−4AC>0, ¿qué podemos concluir?
- Responder
-
La sección cónica es una hipérbola.
4) Dada la ecuaciónax2+4x+3y2−12=0, ¿qué podemos concluir sia>0?
5) Para la ecuación\(Ax^2+Bxy+Cy^2+Dx+Ey+F=0\) el valor deθ que satisface noscot(2θ)=A−CB da ¿qué información?
- Responder
-
Da el ángulo de rotación de los ejes para eliminar elxy término.
Algebraico
Para los ejercicios 6-17, determinar qué sección cónica se representa con base en la ecuación dada.
6)9x2+4y2+72x+36y−500=0
7)x2−10x+4y−10=0
- Responder
-
AB=0, parábola
8)2x2−2y2+4x−6y−2=0
9)4x2−y2+8x−1=0
- Responder
-
AB=−4<0, hipérbola
10)4y2−5x+9y+1=0
11)2x2+3y2−8x−12y+2=0
- Responder
-
AB=6>0, elipse
12)4x2+9xy+4y2−36y−125=0
13)3x2+6xy+3y2−36y−125=0
- Responder
-
B2−4AC=0, parábola
14)−3x2+3√3xy−4y2+9=0
15)2x2+4√3xy+6y2−6x−3=0
- Responder
-
B2−4AC=0, parábola
16)−x2+4√2xy+2y2−2y+1=0
17)8x2+4√2xy+4y2−10x+1=0
- Responder
-
B2−4AC=−96<0, elipse
Para los ejercicios 18-22, encontrar una nueva representación de la ecuación dada después de rotar a través del ángulo dado.
18)3x2+xy+3y2−5=0,θ=45∘
19)4x2−xy+4y2−2=0,θ=45∘
- Responder
-
7x′2+9y′2−4=0
20)2x2+8xy−1=0,θ=30∘
21)−2x2+8xy+1=0,θ=45∘
- Responder
-
3x′2+2x′y′−5y′2+1=0
22)4x2+√2xy+4y2+y+2=0,θ=45∘
Para los ejercicios 23-30, determinar el ánguloθ que eliminará elxy término y escribir la ecuación correspondiente sin elxy término.
23)x2+3√3xy+4y2+y−2=0
- Responder
-
θ=60∘,11x′2−y′2+√3x′+y′−4=0
24)4x2+2√3xy+6y2+y−2=0
25)9x2−3√3xy+6y2+4y−3=0
- Responder
-
θ=150∘,21x′2+9y′2+4x′−4√3y′−6=0
26)−3x2−√3xy−2y2−x=0
27)16x2+24xy+9y2+6x−6y+2=0
- Responder
-
θ≈36.9∘,125x′2+6x′−42y′+10=0
28)x2+4xy+4y2+3x−2=0
29)x2+4xy+y2−2x+1=0
- Responder
-
θ=45∘,3x′2−y′2−√2x′+√2y′+1=0
30)4x2−2√3xy+6y2−1=0
Gráfica
Para los ejercicios 31-38, rote a través del ángulo dado con base en la ecuación dada. Dar la nueva ecuación y graficar la ecuación original y rotada.
31)y=−x2,θ=−45∘
- Responder
-
√22(x′+y′)=12(x′−y′)2
32)x=y2,θ=45∘
33)x24+y21=1,θ=45∘
- Responder
-
(x′−y′)28+(x′+y′)22=1
34)y216+x29=1,θ=45∘
35)y2−x2=1,θ=45∘
- Responder
-
(x′+y′)22−(x′−y′)22=1
36)y=x22,θ=30∘
37)x=(y−1)2,θ=30∘
- Responder
-
√32x′−12y′=(12x′+√32x′−1)2
38)x29+y24=1,θ=30∘
Para los ejercicios 39-49, grafica la ecuación relativa alx′y′ sistema en el que la ecuación no tienex′y′ término.
39)xy=9
- Responder
-
40)x2+10xy+y2−6=0
41)x2−10xy+y2−24=0
- Responder
-
42)4x2−3√3xy+y2−22=0
43)6x2+2√3xy+4y2−21=0
- Responder
-
44)11x2+10√3xy+y2−64=0
45)21x2+2√3xy+19y2−18=0
- Responder
-
46)16x2+24xy+9y2−130x+90y=0
47)16x2+24xy+9y2−60x+80y=0
- Responder
-
48)13x2−6√3xy+7y2−16=0
49)4x2−4xy+y2−8√5x−16√5y=0
- Responder
-
Para los ejercicios 50-55, determinar el ángulo de rotación con el fin de eliminar elxy término. Después grafica el nuevo conjunto de ejes.
50)6x2−5√3xy+y2+10x−12y=0
51)6x2−5xy+6y2+20x−y=0
- Responder
-
θ=45∘
52)6x2−8√3xy+14y2+10x−3y=0
53)4x2+6√3xy+10y2+20x−40y=0
- Responder
-
θ=60∘
54)8x2+3xy+4y2+2x−4=0
55)16x2+24xy+9y2+20x−44y=0
- Responder
-
θ≈36.9∘
Para los ejercicios 56-60, determinar el valor de conk base en la ecuación dada.
56) Dado4x2+kxy+16y2+8x+24y−48=0, encuentrak para que la gráfica sea una parábola.
57) Dado2x2+kxy+12y2+10x−16y+28=0, encuentrak que la gráfica sea una elipse.
- Responder
-
−4√6<k<4√6
58) Dado3x2+kxy+4y2−6x+20y+128=0, encuentrak que la gráfica sea una hipérbola.
59) Dadokx2+8xy+8y2−12x+16y+18=0 hallazgok para que la gráfica sea una parábola.
- Responder
-
k=2
60) Dado6x2+12xy+ky2+16x+10y+4=0 hallazgok para que la gráfica sea una elipse.
10.5: Secciones cónicas en coordenadas polares
En esta sección, aprenderemos a definir cualquier cónica en el sistema de coordenadas polares en términos de un punto fijo, el foco en el polo, y una línea, la directrix, que es perpendicular al eje polar.
Verbal
1) Explicar cómo la excentricidad determina qué sección cónica se da.
- Responder
-
Si la excentricidad es menor que1, es una elipse. Si la excentricidad es igual a1, es una parábola. Si la excentricidad es mayor que1, es una hipérbola.
2) Si una sección cónica se escribe como una ecuación polar, ¿qué debe ser cierto del denominador?
3) Si una sección cónica se escribe como una ecuación polar, y el denominador implicasinθ ¿qué conclusión se puede sacar sobre la directrix?
- Responder
-
La directrix será paralela al eje polar.
4) Si la directriz de una sección cónica es perpendicular al eje polar, ¿qué sabemos de la ecuación de la gráfica?
5) ¿Qué sabemos del foco/focos de una sección cónica si se escribe como una ecuación polar?
- Responder
-
Uno de los focos se ubicará en el origen.
Algebraico
Para los ejercicios 6-17, identificar la cónica con un foco en el origen, para luego dar la directriz y excentricidad.
6)r=61−2cosθ
7)r=34−4sinθ
- Contestar
-
Parábola cone=1 y34 unidades directrix debajo del poste.
8)r=84−3cosθ
9)r=51+2sinθ
- Contestar
-
Hipérbola cone=2 y52 unidades directrix por encima del polo.
10)r=154+3cosθ
11)r=310+10cosθ
- Contestar
-
Parábola cone=1 y310 unidades directrix a la derecha del poste.
12)r=21−cosθ
13)r=47+2cosθ
- Contestar
-
Elipse cone=27 y2 unidades directrix a la derecha del poste.
14)r(1−cosθ)=3
15)r(3+5sinθ)=11
- Contestar
-
Hipérbola cone=53 y115 unidades directrix por encima del polo.
16)r(4−5sinθ)=1
17)r(7+8sinθ)=7
- Contestar
-
Hipérbola cone=87 y78 unidades directrix a la derecha del poste.
Para los ejercicios 18-30, convertir la ecuación polar de una sección cónica en una ecuación rectangular.
18)r=41+3sinθ
19)r=25−3sinθ
- Contestar
-
25x2+16y2−12y−4=0
20)r=83−2cosθ
21)r=32+5cosθ
- Contestar
-
21x2−4y2−30x+9=0
22)r=42+2sinθ
23)r=38−8cosθ
- Contestar
-
64y2=48x+9
24)r=26+7cosθ
25)r=55−11sinθ
- Contestar
-
96y2−25x2+110y+25=0
26)r(5+2cosθ)=6
27)r(2−cosθ)=1
- Contestar
-
3x2+4y2−2x−1=0
28)r(2.5−2.5sinθ)=5
29)r=6secθ−2+3secθ
- Contestar
-
5x2+9y2−24x−36=0
30)r=6cscθ3+2cscθ
Para los ejercicios 31-42, grafica la sección cónica dada. Si es una parábola, etiquete el vértice, el enfoque y la directrix. Si es una elipse, etiquetar los vértices y focos. Si se trata de una hipérbola, etiquetar los vértices y focos.
31)r=52+cosθ
- Contestar
-
32)r=23+3sinθ
33)r=105−4sinθ
- Contestar
-
34)r=31+2cosθ
35)r=84−5cosθ
- Contestar
-
36)r=34−4cosθ
37)r=21−sinθ
- Contestar
-
38)r=63+2sinθ
39)r(1+cosθ)=5
- Contestar
-
40)r(3−4sinθ)=9
41)r(3−2sinθ)=6
- Contestar
-
42)r(4−6cosθ)=5
Para los ejercicios 43-, encuentra la ecuación polar de la cónica con foco en el origen y la excentricidad y directriz dadas.
43) Directrix:x=4;e=15
- Contestar
-
r=45+cosθ
44) Directrix:x=−4;e=5
45) Directrix:y=2;e=2
- Contestar
-
r=41+2sinθ
46) Directrix:y=−2;e=12
47) Directrix:x=1;e=1
- Contestar
-
r=11+cosθ
48) Directrix:x=−1;e=1
49) Directrix:x=−14;e=72
- Contestar
-
r=78−28cosθ
50) Directrix:y=−25;e=72
51) Directrix:y=4;e=32
- Contestar
-
r=122+3sinθ
52) Directrix:x=−2;e=83
53) Directrix:x=−5;e=34
- Contestar
-
r=154−3cosθ
54) Directrix:y=2;e=2.5
55) Directrix:x=−3;e=13
- Contestar
-
r=33−3cosθ
Extensiones
Recordemos de Rotación de Ejes que las ecuaciones de cónicas con unxy término tienen gráficas rotadas. Para los siguientes ejercicios, expresar cada ecuación en forma polar conr como una función deθ.
56)xy=2
57)x2+xy+y2=4
- Contestar
-
r=±2√1+sinθcosθ
58)2x2+4xy+2y2=9
59)16x2+24xy+9y2=4
- Contestar
-
r=±24cosθ+3sinθ
60)2xy+y=1