Аналитическая геометрия

Конические сечения

Формулы для окружности, эллипса, гиперболы, параболы, фокусов, директрис, касательных и асимптот.

17 формул

Таблица формул

Формула Запись Тема Для чего нужна
Каноническое уравнение эллипса $\frac{(x-h)^2}{a^2}+\frac{(y-k)^2}{b^2}=1,\ a\ge b>0$ Прямые, плоскости Канонический вид описывает эллипс через полуоси a и b и центр (h,k): точки с постоянной суммой расстояний до фокусов формируют замкнутую кривую.
Расстояние от центра до фокуса эллипса $c=\sqrt{a^2-b^2},\quad e=\frac{c}{a}$ Прямые, плоскости Для эллипса параметры фокусов определяются через полуоси: расстояние от центра до фокуса c и эксцентриситет e описывают форму и вытянутость кривой.
Каноническое уравнение гиперболы $\frac{(x-h)^2}{a^2}-\frac{(y-k)^2}{b^2}=1$ Прямые, плоскости Канонический вид горизонтальной гиперболы задает ее оси симметрии через h,k и полуоси a,b. По знаку между дробями выбирается открытие ветвей по горизонтали или вертикали.
Асимптоты гиперболы в канонических координатах $y-k=\pm\frac{b}{a}(x-h)$ Прямые, плоскости Асимптоты описывают направление ветвей гиперболы и ее поведение на бесконечности. Это линейные прямые, к которым график гиперболы приближается.
Каноническое уравнение параболы $y-k = a(x-h)^2$ Прямые, плоскости Каноническая запись параболы связывает ее вершину (h,k) и параметр раскрытия a. При знаке a определяется направление ветвей по оси y.
Парабола через фокус и директрису $\sqrt{(x-x_f)^2+(y-y_f)^2}=\left|\frac{Ax+B y+C}{\sqrt{A^2+B^2}}\right|$ Прямые, плоскости Определение параболы через фокус и директрису: расстояние от точки кривой до фокуса равно расстоянию от точки до директрисы. Это формула-идея для построения и проверки уравнения параболы.
Общее уравнение кривой второго порядка $Ax^2 + Bxy + Cy^2 + Dx + Ey + F = 0$ Прямые, плоскости Общее уравнение второй степени на плоскости объединяет уравнения окружности, эллипса, гиперболы и параболы до поворота и переноса координат.
Классификация коники по дискриминанту $\delta=B^2-4AC:\quad \delta<0\ \text{эллиптический тип},\ \delta=0\ \text{параболический тип},\ \delta>0\ \text{гиперболический тип}$ Прямые, плоскости Знак B^2-4AC однозначно определяет тип коники после удаления сдвига и поворота, если кривая не вырождена. Формула "Классификация коники по дискриминанту" помогает перейти от общего уравнения второй степени к читаемому каноническому виду и понять, какая кривая стоит за набором коэффициентов.
Центр коники из линейной системы $\begin{cases}2Ah + Bk + D = 0\\Bh + 2Ck + E = 0\end{cases}$ Прямые, плоскости Для коник с A^2 + AC + C^2 > 0 центр (h,k) находится как решение линейной системы, обнуляющей линейные члены после переноса.
Угол поворота осей для устранения члена xy $\tan 2\theta = \frac{B}{A-C}$ Прямые, плоскости Поворотом на угол θ убирается смешанный член xy в квадратичной форме второго порядка. Формула "Угол поворота осей для устранения члена xy" помогает перейти от общего уравнения второй степени к читаемому каноническому виду и понять, какая кривая стоит за набором коэффициентов.
Перенос начала координат в центр коники x=X+h,\ y=Y+k;\quad AX^2+BXY+CY^2+J=0 Прямые, плоскости После нахождения центра (h,k) подстановка x=X+h, y=Y+k удаляет линейные члены X и Y. Формула "Перенос начала координат в центр коники" помогает перейти от общего уравнения второй степени к читаемому каноническому виду и понять, какая кривая стоит за набором коэффициентов.
Полуоси эллипса после диагонализации $\lambda_1U^2+\lambda_2V^2+J=0,\quad \lambda_1,\lambda_2>0,\ J<0,\quad a_i^2=\frac{-J}{\lambda_i}$ Прямые, плоскости После переноса и поворота эллипс приводится к виду \lambda_1X^2+\lambda_2Y^2+J=0 и полуоси выражаются через собственные значения.
Полуоси гиперболы после диагонализации $\lambda_+U^2+\lambda_-V^2+J=0,\quad \lambda_+>0,\lambda_-<0,\quad a^2=\frac{|J|}{|\lambda_+|},\ b^2=\frac{|J|}{|\lambda_-|}$ Прямые, плоскости Для гиперболы после центрирования и поворота одно собственное значение имеет знак минус, другое плюс, из чего напрямую получаются полуоси.
Вершина и ось параболы через выделение квадрата $(Y-k)^2=2p(X-h)\quad \text{или}\quad (X-h)^2=2p(Y-k)$ Прямые, плоскости После поворота (если нужно) и смещения, парабола сводится к квадратному выражению относительно одной переменной: это сразу даёт ось и вершину.
Критерий вырожденной коники через определитель $\Delta = \left|\begin{matrix} A & \frac{B}{2} & \frac{D}{2} \\ \frac{B}{2} & C & \frac{E}{2} \\ \frac{D}{2} & \frac{E}{2} & F \end{matrix}\right| = 0$ Прямые, плоскости Если детерминант квадратичной формы с линейными и свободным членом равен нулю, возможна вырождённая коника (две прямые, точка, пустое множество).
Инвариант следа квадратичной части коники $A'+C'=A+C=\operatorname{tr}\begin{pmatrix}A&B/2\\B/2&C\end{pmatrix}$ Прямые, плоскости След квадратичной формы сохраняется при ортогональном повороте; после диагонализации это удобно как контроль правильности вычислений.
Коника в полярных координатах через фокус и директрису $r=\frac{\ell}{1+e\cos\varphi}$ Прямые, плоскости Полярная форма коники с фокусом в полюсе описывает эллипс, параболу или гиперболу через эксцентриситет e и фокальный параметр ℓ.