Нормальное уравнение прямой.

Если в общем уравнении прямой вида числа А, В и С таковы, что длина вектора равна единице, а , то это общее уравнение прямой называется нормальным уравнением прямой. Нормальное уравнение прямой определяет в прямоугольной системе координат Oxy прямую линию, нормальным вектором которой является вектор , причем эта прямая проходит на расстоянии от начала координат в направлении вектора .

Часто можно видеть другую форму записи нормального уравнения прямой: , где и - действительные числа, представляющие собой направляющие косинусы нормального вектора прямой единичной длины (то есть, и справедливо равенство ), а величина p ( ) равна расстоянию от начала координат до прямой.

Для примера приведем общее уравнение прямой . Это общее уравнение прямой является нормальным уравнением прямой, так как и . Оно в прямоугольной системе координат Oxy на плоскости задает прямую линию, нормальный вектор которой имеет координаты , и эта прямая удаленна от начала координат на 3 единицы в направлении нормального вектора .

Отметим, что уравнение прямой в нормальном виде позволяет находить расстояние от точки до прямой на плоскости.

Если в общем уравнении прямой числа А, В и С таковы, что уравнение не является нормальным уравнением прямой, то его можно привести к нормальному виду.

Кривые второго порядка

Кривыми второго порядка на плоскости называются линии пересечения кругового конуса с плоскостями, не проходящими через его вершину.

Если такая плоскость пересекает все образующие одной полости конуса, то в сечении получается эллипс , при пересечении образующих обеих полостей – гипербола , а если секущая плоскость параллельна какой-либо образующей, то сечением конуса является парабола .

Кривая второго порядка на плоскости в прямоугольной системе координат описывается уравнением:

Эллипс.Множество всех точек на плоскости, для которых сумма расстояний до двух фиксированных точек F 1 и F 2 есть заданная постоянная величина, называется эллипсом .

 Каноническое уравнение эллипса. Для любого эллипса можно найти декартову систему координат такую, что эллипс будет описываться уравнением (каноническое уравнение эллипса):

,где

Оно описывает эллипс с центром в начале координат, оси которого совпадают с осями координат. Число a называют большой полуосью эллипса , а число b – его малой полуосью .

Эллипс также можно описать как фигуру, которую можно получить из окружности, применяя аффинное преобразование. Ортогональную проекцию окружность на плоскость.

Пересечение плоскости и кругового цилиндра.

Окружность — геометрическое место точек плоскости, равноудалённых от заданной точки, называемой её центром, на заданное ненулевое расстояние, называемое её радиусом.

 Каноническое уравнение окружности.Общее уравнение окружности записывается как: или Точка

— центр окружности, R — её радиус.

Уравнение окружности радиуса R с центром в начале координат:

Окружность является простой плоской кривой второго порядка.

Окружность является коническим сечением и частным случаем эллипса.

Парабола.Параболой называется множество точек плоскости, каждая из которых находится на одинаковом расстоянии от данной точки, называемой фокусом, и от данной прямой, называемой директрисой и не проходящей через фокус.

Каноническое уравнение параболы в прямоугольной системе координат:

(или

, если поменять местами оси)

где р (фокальный параметр) - расстояние от фокуса до директрисы

Парабола является антиподерой прямой. Все параболы подобны. Расстояние между фокусом и директрисой определяет масштаб. При вращении параболы вокруг оси симметрии получается эллиптический параболоид. Прямая пересекает параболу не более чем в двух точках.

Эксцентриситет параболы е =1.

Гипербола.Геометрическое место точек плоскости, для которых разность расстояний до двух фиксированных точек есть величина постоянная, называют гиперболой .

Для любой гиперболы можно найти декартову систему координат такую, что гипербола будет описываться уравнением :

Числа и называются соответственно вещественной и мнимой полуосями гиперболы.