双曲線
関連問題
標準形:
,
(
,
)
双曲線の定義:
2
定点
(
焦点
と言う
)
からの距離の差が一定である点の集合を
双曲線
と言う。
双曲線は、
,
とすると、限りなく漸近線に接近していく。標準形で与えられる双曲線の場合、漸近線は、
特に、漸近線が直交する双曲線を、
直角双曲線
と言う。
双曲線の定義から、双曲線の方程式の標準形を導いてみます。
2
焦点を、
F
,
,
2
焦点までの距離の差を
(
)
とします。
双曲線上の点
P
と
2
焦点までの距離の差は、
両辺を
2
乗すると、
・・・@ とおいて、両辺を
で割ると、
ここで、
とすると、
を双曲線の
頂点
と言います。
@式より、双曲線:
の焦点の座標
について、
(
右図青線参照
)
双曲線の焦点が
y
軸上にくる場合には、
2
焦点
からの距離の差が
だとして、双曲線の方程式は、
になります
(
x
,
a
の立場と
y
,
b
の立場が入れ換わると思えばよい。右図赤線参照
)
。このときにも、
となります。
双曲線の方程式:
,
を満たす点
に対して、
x
のところに
を代入しても、
y
のところに
を代入しても、双曲線の方程式は成り立ちます。ということは、双曲線は、
x
軸に関しても、
y
軸に関しても、原点に関しても対称だということです。
双曲線の方程式:
において、
,
としたとき、右辺の
1
が相対的に小さくなるので、双曲線は
に近づくことになり、
より、双曲線は、漸近線:
をもつと理解しておくとよいでしょう。
正確には、双曲線の方程式:
を
y
について解いて、
より、漸近線の傾きは、
より、漸近線の
y
切片は
0
よって、漸近線は、
双曲線:
の漸近線も同様に、
です。
双曲線:
に接する傾き
m
の接線を求めてみます。
双曲線の方程式に
をかけて、
と連立して、
整理して、
この
2
次方程式は重解を持ちます
(
2
次方程式の一般論
を参照
)
。
よって、判別式:
整理すると、
∴
∴
よって求める傾き
m
の接線は、
双曲線の方程式:
の両辺を
陰関数の微分法
で微分すると、
∴
双曲線上の点
における接線の傾きは、
における接線は、
∴
・・・A
は双曲線上の点なので、
を満たすので、A式を
で割ることにより、
よって、
における接線は、
双曲線:
の
における接線も同様に、
です。
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