Hyperbel

En hyperbel är en typ av konisk sektion. Liksom de tre andra typerna av koniska sektioner - parabler, ellipser och cirklar - är det en kurva som bildas av skärningspunkten mellan en kon och ett plan. En hyperbel bildas när planet skär båda halvorna av en dubbelkon, vilket skapar två kurvor som ser exakt likadana ut som varandra, men som öppnar sig i motsatt riktning. Detta sker när vinkeln mellan konens axel och planet är mindre än vinkeln mellan en linje på sidan av konen och planet.

Hyperbola kan hittas på många ställen i naturen. Till exempel kan ett föremål som befinner sig i en öppen omloppsbana runt ett annat föremål - där det aldrig återvänder - röra sig i form av en hyperbel. På ett solur är den väg som skuggans spets följer över tiden en hyperbel.

En av de mest kända hyperblerna är grafen för ekvationen f ( x ) = 1 / x {\displaystyle f(x)=1/x} {\displaystyle f(x)=1/x}.



 En hyperbel är skärningspunkten mellan båda halvorna av en dubbelkon och ett plan.Zoom
En hyperbel är skärningspunkten mellan båda halvorna av en dubbelkon och ett plan.

Definitioner och ekvationer

De två oskiljaktiga kurvorna som bildar en hyperbel kallas armar eller grenar.

De två punkter där grenarna ligger närmast varandra kallas hörn. Linjen mellan dessa två punkter kallas tväraxeln eller huvudaxeln. Tväraxelns mittpunkt är hyperbelns centrum.

På stora avstånd från centrum närmar sig hyperbulans grenar två räta linjer. Dessa två linjer kallas för asymptoterna. När avståndet från centrum ökar kommer hyperbeln allt närmare asymptotterna, men skär dem aldrig.

Den konjugerade axeln eller lilla axeln är vinkelrät eller i rät vinkel mot den tvärgående axeln. Den konjugerade axelns ändpunkter ligger på den höjd där ett segment som skär toppen och är vinkelrätt mot tväraxeln skär asymptotorna.

En hyperbel som har sitt centrum i det kartesiska koordinatsystemets ursprung, vilket är punkten (0,0), och som har en tvärgående axel på x-axeln kan skrivas som ekvationen

x 2 a 2 - y 2 b 2 = 1. {\displaystyle {\frac {x^{2}}}{a^{2}}}}-{\frac {y^{2}}}{b^{2}}}=1.} {\displaystyle {\frac {x^{2}}{a^{2}}}-{\frac {y^{2}}{b^{2}}}=1.}

a är avståndet mellan centrum och en hörnpunkt. Längden på den tvärgående axeln är lika med 2a. b är längden på ett vinkelrätt linjesträck från ett hörn till en asymptot. Längden på den konjugerade axeln är lika med 2b.

De två grenarna av hyperbola av ovanstående typ öppnas till vänster och höger. Om grenarna öppnas uppåt och nedåt och tväraxeln ligger på y-axeln kan hyperbeln skrivas som ekvationen

y 2 a 2 - x 2 b 2 = 1. {\displaystyle {\frac {y^{2}}}{a^{2}}}}-{\frac {x^{2}}}{b^{2}}}=1.} {\displaystyle {\frac {y^{2}}{a^{2}}}-{\frac {x^{2}}{b^{2}}}=1.}



Graf av en hyperbel (röda kurvor). Asymptoterna visas som blå streckade linjer. Centrum är märkt C och de två hörnpunkterna är belägna vid -a och a. Fokuspunkterna är märkta F1 och F2.Zoom
Graf av en hyperbel (röda kurvor). Asymptoterna visas som blå streckade linjer. Centrum är märkt C och de två hörnpunkterna är belägna vid -a och a. Fokuspunkterna är märkta F1 och F2.

Hyperbolisk bana

En hyperbolisk bana är den bana som ett objekt följer när dess hastighet är högre än en planets, satellits eller stjärnas flykthastighet. Det innebär att dess excentricitet i omloppsbanan är större än 1. Meteorer närmar sig till exempel på en hyperbolisk bana, och interplanetära rymdsonder lämnar den på en sådan.



Frågor och svar

F: Vad är en hyperbel?


S: En hyperbel är en typ av konisk sektion, vilket är en kurva som bildas av skärningspunkten mellan en kon och ett plan. Den skapas när planet skär båda halvorna av en dubbelkon, vilket skapar två kurvor som ser exakt likadana ut men som öppnar sig i motsatt riktning.

F: Hur skapar man en hyperbel?


S: En hyperbel skapas när planet skär båda halvorna av en dubbelkon och skapar två kurvor som ser exakt likadana ut men som öppnar sig i motsatt riktning. Detta sker när vinkeln mellan konens axel och planet är mindre än vinkeln mellan en linje på sidan av konen och planet.

F: Var kan vi hitta exempel på hyperbola i naturen?


S: Hyperbola kan hittas på många ställen i naturen. Till exempel kan ett föremål som befinner sig i en öppen omloppsbana runt ett annat föremål - där det aldrig återvänder - röra sig i form av en hyperbel. På ett solur är den väg som skuggans spets följer över tiden också formad som en hyperbel.

F: Vilken ekvation beskriver ett välkänt exempel på en hyperbel?


S: Ett välkänt exempel på en ekvation som beskriver en hyperbola är f(x)=1/x .

Fråga: Vilka är några andra typer av koniska sektioner förutom hyperbola?


S: Andra typer av koniska sektioner är parabler, ellipser och cirklar.

F: Hur skiljer sig dessa olika typer från varandra?


S: Parabler är U-formade kurvor med en toppunkt, ellipser är ovala former med två brännpunkter, cirklar har inga topp- eller brännpunkter, och slutligen har hyperbola två separata böjda linjer som öppnas utåt från deras mittpunkt i olika vinklar.

AlegsaOnline.com - 2020 / 2023 - License CC3