rappresentazione delle coniche e...
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1
Rappresentazione delle CONICHE e QUADRICHE
Università degli studi di Cagliari
CORSO ANALISI II A.A. 2018/2019
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Si definiscono coniche le curve piane risultato dell’intersezione di un piano con un cono
Rappresentazione delle CONICHE
Generalità
Se > ellisse Se = 90° circonferenza
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Se < Iperbole Se = Parabola
Rappresentazione delle CONICHE
Generalità
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Coniche Degeneri
Piani passanti per il vertice
Rappresentazione delle CONICHE
Generalità
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Le coniche sono curve del piano aventi equazione del tipo f(x,y) = 0, dove f(x,y) è un
polinomio a coefficienti reali di secondo grado nelle variabili x e y
L’equazione generale della conica è:
ax2 + bxy + cy2 + dx + ey + f =0
dove a, b, c, d, e, f, sono numeri reali e almeno uno tra a, b, c, è diverso da zero
• se b2 - 4ac < 0 ELLISSE
• se b2 - 4ac = 0 PARABOLA
• se b2 - 4ac > 0 IPERBOLE
Rappresentazione delle CONICHE
Generalità
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L’equazione generale: y = ax2 + bx + c
• ASSE
• VERTICE
• FUOCO
• DIRETTRICE
Rappresentazione delle CONICHE
Parabola
a
bx
2
aa
b
4;
2
aa
b
4
1;
2
aa
b
4
1;
2
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Esempi: y = 4x2 + 3x + 2 y = 4x2 + 2
Rappresentazione delle CONICHE
Parabola
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Equazione generale: x2 + y2 + ax + by + c = 0
• CENTRO
• RAGGIO
Forma canonica: (x - x0)2 + (y - y0)
2 = R2
Rappresentazione delle CONICHE
Circonferenza
cbacba
r 42
1
22
22
22
2;
2);( 00
bayx
Equazione parametrica:
• x = R cost
• y = R sent
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Rappresentazione delle CONICHE
Circonferenza
Esempi: x2 + y2 -25 = 0 6x2 + 6y2 - 36x - 36y – 72 =0
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Rappresentazione delle CONICHE
Ellisse
Forma canonica :
12
2
2
2
b
y
a
x
Equazione ELLISSE con centro diverso
dall’origine degli assi:
Equazione parametrica:
• x = a cost
• y = b sent
1)()(
2
2
0
2
2
0
b
yy
a
xx
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Rappresentazione delle CONICHE
Ellisse
Esempi: 1
925
22
yx
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Rappresentazione delle CONICHE
Ellisse
Esempi: 2x2 + y2 - 4x + 6 y=0
Centro (1,-3)
Semiassi
2
11a 11b
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Rappresentazione delle CONICHE
Iperbole
L’equazione generale: asintoti:
12
2
2
2
b
y
a
x
Equazione IPERBOLE con centro
nel punto
asintoti
1)()(
2
2
0
2
2
0
b
yy
a
xx
xa
by
)( 00 xxa
byy
),(00
yx
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Rappresentazione delle CONICHE
Iperbole
Esempio: a=5 e b=4
10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
8
7
6
5
4
3
2
1
1
2
3
4
5
6
7
8
b
b
f x( )
g x( )
p x( )
q x( )
a a
x
2 2
2 21
x y
a b
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Rappresentazione delle CONICHE
Iperbole
Esempio:
07463 22 yxyx
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Rappresentazione delle CONICHE
Iperbole
IPERBOLE EQUILATERA
a = b
1
2
2
2
2
a
y
a
x
asintoti
Esempio:
xy
222 ayx
422 yx
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Rappresentazione delle CONICHE
Iperbole
IPERBOLE EQUILATERA con asintoti paralleli agli assi coordinati
kxy
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Rappresentazione delle Quadriche
Generalità
Una quadrica è una superficie di equazione cartesiana
dove f(x,y,z) è un polinomio di 2° grado nelle variabili x,y,z.
( , , ) 0f x y z
2 2 2 0ax by cz dxy eyz fzx gx hy iz m
L’equazione nella forma generale si può scrivere:
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Rappresentazione delle Quadriche
Data una quadrica in forma generale, si può dimostrare che esiste un nuovo riferimento O’XYZ
(rototraslato rispetto a Oxyz) nel quale l’equazione della quadrica assume una delle due forme
canoniche:
2 2 21) X Y Z
2 22) 2X Y Z
Generalità
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Rappresentazione delle Quadriche
Se la quadrica si dice non degenere e
Dalla 1) si ottengono:
2 2 21) X Y Z
2 22) 2X Y Z
ELLISSOIDE
2 2 2
2 2 2
X Y Z1.3) 1
a b c
IPERBOLOIDE A UNA FALDA
IPERBOLOIDE A DUE FALDE
, , , 0
Generalità
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Rappresentazione delle Quadriche
Generalità
Se la quadrica si dice non degenere e
Dalla 2) si ottengono:
2 2 21) X Y Z
2 22) 2X Y Z
, , , 0
2 2
2 2
X Y2.1) 2Z
a b
PARABOLOIDE ELLITTICO
PARABOLOIDE IPERBOLICO
o a sella
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Rappresentazione delle Quadriche
Ellissoide
Se intersechiamo l'ellissoide con il
piano z = h otteniamo
Si tratta di una ellisse (a punti reali)
se , ossia
In modo analogo si ragiona per piani
del tipo x = h ; y = h
Superficie data dall'equazione ridotta:
I numeri a, b, c si chiamano semiassi dell'ellissoide
12
2
2
2
2
2
c
z
b
y
a
x
2
2
2
2
2
2
1c
h
b
y
a
x
1/ 22 ch chc
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Rappresentazione delle Quadriche
Ellissoide
Ellissoide di Rotazione
Se due dei semiassi sono uguali, l’ellissoide è una superficie di rotazione attorno a uno degli
assi. Ad esempio se a = b l'equazione diventa:
12
2
2
22
c
z
a
yx
z
x
y
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Rappresentazione delle Quadriche
Sfera
Se a = b = c = r si ottiene l’equazione di una sfera:
z
x
y
2222 rzyx
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Rappresentazione delle Quadriche
Paraboloide Ellittico
Paraboloide Ellittico
Superficie data dall'equazione ridotta:
2
2
2
2
b
y
a
xz
L’intersezione del paraboloide con i
piani x = h sono parabole con asse
parallelo all’asse z,analogamente con i
piani y = h.
L’intersezione del paraboloide con i
piani z = h >0, sono ellissi.
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Rappresentazione delle Quadriche
Paraboloide Ellittico
Paraboloide Ellittico
Superficie data dall'equazione ridotta:
2
2
2
2
b
y
a
xz
Se a = b si ottiene un paraboloide di
rotazione di equazione:
Paraboloide rotondo
2
22
a
yxz
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Rappresentazione delle Quadriche
Paraboloide rotondo
Se a = b si ottiene un paraboloide di rotazione di equazione:
L’intersezione del paraboloide con i
piani x = h sono parabole con asse
parallelo all’asse z,analogamente con i
piani y = h.
L’intersezione del paraboloide con i
piani z = h >0 sono circonferenze.
2
22
a
yxz
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Rappresentazione delle Quadriche
Paraboloide Rotondo
Parabolidi del tipo:
a =1/ 2
a = 1
a = 2
a = 10
2
22
a
yxz
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Rappresentazione delle Quadriche
Parabolide Iperbolico (Paraboloide a sella)
Superficie data dall'equazione ridotta:
2
2
2
2
b
y
a
xz
Le intersezioni con i piani x = h, y = h
sono parabole con asse parallelo
all’asse z le prime con concavità rivolta
verso l’alto le seconde con concavità
rivolta verso il basso
Le intersezioni con i piani z = h sono
iperboli
h > 0 asse traverso // x
h < 0 asse traverso // y
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Rappresentazione delle Quadriche
Cono
Cono Ellittico
Superficie data dall'equazione ridotta:
Le intersezioni con i piani z = h sono
ellissi.
02
2
2
2
2
2
c
z
b
y
a
x
Se a = b
Cono Rotondo:
Le intersezioni con i piani z = h sono
circonferenze
222 ryx
21
2
21
2
yxz
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Rappresentazione delle Quadriche
Cono
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Rappresentazione delle Quadriche
Iperboloide a una falda
Superficie data dall'equazione ridotta:
12
2
2
2
2
2
c
z
b
y
a
x
Le intersezioni con i piani z = h sono ellissi.
Le intersezioni con i piani x = h, y = h sono
iperboli, queste sono equilatere se:
• b = c per i piani x = h
• a = c per i piani y = h
a = b Iperboloide di rotazione a una falda
Le intersezioni con i piani z = h sono
circonferenze
222 ryx
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Rappresentazione delle Quadriche
Iperboloide a due falde
Iperboloide a due falde
Superficie data dall'equazione ridotta:
12
2
2
2
2
2
c
z
b
y
a
x
Le intersezioni con i piani x = h, y = h sono
iperboli.
Le intersezioni con i piani z = h, ellissi, i
quali esistono solo per h2/c2 > 1
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Rappresentazione delle Quadriche
Iperboloide a due falde
Iperboloide a due falde
Superficie data dall'equazione ridotta:
2 2 2
2 21
x y z
a c
• a = b Iperboloide di rotazione Le intersezioni con i piani z = h sono
circonferenze
(0,0,c)
(0,0,-c)
y x
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Rappresentazione delle Quadriche
Iperboloide a due falde
Iperboloide a due falde
Superficie data dall'equazione ridotta:
12
2
2
2
2
2
c
z
b
y
a
x
Le intersezioni con i piani z = h, x = h
sono iperboli.
Le intersezioni con i piani y = h,
ellissi:
a = b Iperboloide di rotazione Le intersezioni con i piani y = h sono
circonferenze
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Rappresentazione delle Quadriche
Cilindro
Cilindro ellittico
Superficie data dall'equazione ridotta:
12
2
2
2
b
y
a
x
Le intersezioni con i piani z = h sono ellissi.
z
x
y
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Rappresentazione delle Quadriche
Cilindro
Cilindro Rotondo
Superficie data dall'equazione ridotta:
2 2
2 21
x y
a a
a = b = r
Cilindro di rivoluzione (Rotondo) Le intersezioni con i piani z = h sono
circonferenze
222 ryx
z
x
y
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Rappresentazione delle Quadriche
Cilindro Parabolico
Cilindro Parabolico
Superficie data dall'equazione ridotta:
2
2
a
xy
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Rappresentazione delle Quadriche
Cilindro Parabolico
Cilindro Parabolico
2
2
c
zx
2
2
c
zy
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Rappresentazione delle Quadriche
Cilindro Parabolico
Cilindro Iperbolico
Superficie data dall'equazione ridotta:
2 2
2 21
x y
a b