מצגות הסבר › גאומטרייה אנליטית
מצגת הסבר – גאומטרייה אנליטית
14 שקפים · ישר, מעגל, פרבולה ואליפסה: משיקים, מרחקים, מעגלים משיקים ומקום גאומטרי
גאומטרייה אנליטית
מצגת הסבר – ישר, מעגל, פרבולה, אליפסה ומקום גאומטרי
מה נלמד?
בשאלה 1 בשאלון נותנים עקומים במערכת צירים ומבקשים:
- משוואה של ישר, מעגל, פרבולה או אליפסה
- משיק – למעגל או לפרבולה
- מרחקים: בין נקודות, מנקודה לישר, בין ישרים מקבילים
- מקום גאומטרי – למצוא את המשוואה ולזהות את הצורה
- שאלות עם פרמטר (p, k, t) – מוצאים אותו מנתון
הרעיונות החשובים
מעגל משיק לישר
הרדיוס = המרחק של המרכז מהישר.
והרדיוס לנקודת ההשקה מאונך למשיק: m1⋅m2=−1.
שני מעגלים משיקים
מבחוץ: d=R+r · מבפנים: d=R−r
(d – המרחק בין המרכזים)
לזכור (לא בנוסחאון)
מעגל בין שני ישרים מקבילים
משיק לשניהם ← הקוטר = המרחק בין הישרים.
לזכור (לא בנוסחאון)
משוואת מעגל
מרכז (a,b), רדיוס R. משוואה עם x2+y2 ← משלימים לריבוע.
לזכור (לא בנוסחאון)
הנוסחאות מהנוסחאון – ישר
שיפוע ישר דרך (x1,y1) ו־(x2,y2), (x1=x2):
משוואת ישר ששיפועו m דרך (x1,y1):
ישרים מאונכים אם ורק אם:
הנקודה המחלקת את AB ביחס BCAC=ℓk:
בין הנקודות A(x1,y1) ו־B(x2,y2):
בין הנקודה (x0,y0) לישר Ax+By+C=0:
בין הישרים המקבילים Ax+By+C1=0 ו־Ax+By+C2=0:
הנוסחאות מהנוסחאון – מעגל, פרבולה, אליפסה
משיק למעגל (x−a)2+(y−b)2=R2 בנקודה (x0,y0) שעליו:
משיק לפרבולה y2=2px בנקודה (x0,y0) שעליה:
בפרבולה y2=2px: מוקד F(2p, 0), מדריך x=−2p
| משוואה | מוקד | |
|---|---|---|
| אליפסה | a2x2+b2y2=1 | c2=a2−b2 |
| היפרבולה | a2x2−b2y2=1 | c2=a2+b2 |
אסימפטוטות ההיפרבולה: y=±abx. המוקדים: (±c, 0).
לזכור (לא בנוסחאון): לכל נקודה על האליפסה סכום המרחקים מהמוקדים הוא 2a.
שיטת הפתרון – מקום גאומטרי
- מסמנים את הנקודה המבוקשת (x,y) – או בפרמטר, למשל C(t, 3t).
- כותבים את התנאי שבשאלה כמשוואה (מרחק, אמצע, משיק...).
- מציבים בנוסחה מהנוסחאון.
- מפשטים. עם פרמטר – מבודדים אותו ומציבים במשוואה השנייה.
- מזהים את הצורה: ישר / מעגל (משלימים לריבוע) / אליפסה – וכותבים נקודות שיוצאות מהמקום.
דוגמה: אמצע קטע
B(4,0), C(t, 3t) על y=3x. P אמצע BC:
המקום: ישר המקביל ל־y=3x.
שיטת הפתרון – מעגל משיק
- המרכז: נתון, או נמצא על ישר מסוים (למשל האנך למשיק בנקודת ההשקה).
- הרדיוס: המרחק מהמרכז אל הישר המשיק (נוסחת מרחק נקודה–ישר).
- הישר בצורה Ax+By+C=0 לפני שמציבים בנוסחה.
- בנוסחה יש ערך מוחלט ← לרוב שתי אפשרויות. בודקים איזו מתאימה לשאלה.
- כותבים (x−a)2+(y−b)2=R2 – עם R2, לא R.
דוגמה
מרכז F(2,0), משיק לישר x−2y+8=0:
שאלת בגרות פתורה – משיק לפרבולה (א, ב)
הישר y=x חותך את הפרבולה y2=2px (p>0) בראשית ובנקודה A שברביע הראשון. א. הביעו באמצעות p את A. ב. ℓ משיק לפרבולה ב־A. מעגל שמרכזו במוקד F משיק ל־ℓ ב־B. מצאו את משוואתו.
x=0 זו הראשית, ולכן A(2p, 2p).
ב. משיק לפי הנוסחאון y⋅y0=p(x+x0):
כלומר x−2y+2p=0. המוקד F(2p,0). הרדיוס = מרחק F מ־ℓ:
(x−2p)2+y2=45p2
שאלת בגרות פתורה – נקודת ההשקה (ג, ד)
הראו כי נקודת ההשקה B נמצאת על ציר ה־y.
הרדיוס FB מאונך למשיק: שיפוע ℓ הוא 21, ולכן שיפוע FB הוא −2.
B(0, p) – על ציר ה־y
נתון: AB=45. מצאו את p.
p=4
שאלת בגרות פתורה – מקום גאומטרי (ה)
ה. (p=4) מצאו את המקום הגאומטרי של מרכזי כל המעגלים שרדיוסם 25−3 והמשיקים מבפנים למעגל מסעיף ב.
המעגל מסעיף ב: מרכז F(2,0), R=25⋅4=25≈4.47.
הרדיוס r=25−3 קטן מ־R. משיקים מבפנים ← המרחק בין המרכזים הוא הפרש הרדיוסים:
כל המרכזים נמצאים במרחק 3 מ־F(2,0) ← מעגל:
(x−2)2+y2=9
מקום גאומטרי של נקודות במרחק קבוע מנקודה = מעגל.
שאלת בגרות פתורה – אליפסה ומקום גאומטרי
א. המוקד הימני של אליפסה קנונית הוא (6.4, 0), והנקודה A(1,3) עליה. מצאו את משוואתה.
c2=a2−b2=6.4 ← a2=b2+6.4. מציבים את A:
כופלים במכנים ומסמנים t=b2:
b2>0 ← b2=9.6, a2=16.
16x2+9.6y2=1
אותה שאלה – מעגל המשיק לשני ישרים (ב, ג)
ב. P אמצע BC כאשר B(4,0) ו־C על הישר AO. (הדרך – בשקף 6.)
y=3x−6
ג. מצאו מעגל המשיק לישר AO בנקודה O ומשיק גם למקום הגאומטרי.
הישרים 3x−y=0 ו־3x−y−6=0 מקבילים. המעגל משיק לשניהם ← הקוטר הוא המרחק ביניהם:
המרכז על האנך ל־AO בנקודה O: y=−31x, כלומר M(m, −3m), m>0 (בצד של הישר השני).
בדיקה: מרחק M(0.9,−0.3) מ־3x−y−6=0 הוא 103=R ✓
(x−0.9)2+(y+0.3)2=0.9
שימו לב – הטעויות הנפוצות
- בנוסחת המרחק מנקודה לישר – קודם מעבירים לצורה Ax+By+C=0.
- לא שוכחים את הערך המוחלט ואת שתי האפשרויות.
- במשוואת המעגל באגף ימין R2, לא R.
- אליפסה: c2=a2−b2. היפרבולה: c2=a2+b2.
- בפרבולה y2=2px המוקד (2p,0) – לא (p,0).
- מקום גאומטרי: מזהים את הצורה במילים, ומוציאים נקודות שלא מתאימות.
בדיקה עצמית
- מצאו את מרכז המעגל x2−6x+y2+4y=12 ואת רדיוסו.
- מצאו את המרחק של הנקודה (1,2) מהישר 3x+4y+4=0.
- מצאו את המשיק לפרבולה y2=8x בנקודה (2,4).
- אליפסה 25x2+9y2=1 – מצאו את המוקדים.
התשובות (לפתוח אחרי שפתרתם)
- (x−3)2+(y+2)2=25 ← מרכז (3,−2), רדיוס 5
- d=9+16∣3+8+4∣=515=3
- p=4: 4y=4(x+2) ← y=x+2
- c2=25−9=16 ← (±4, 0)
מעבר בין השקפים: החלקה בטלפון, או החיצים במקלדת.