Hyperbola je množina všetkých bodov v rovine, ktoré majú od dvoch rôznych bodov (ohnísk) stály rozdiel vzdialeností 2a, ktorý je menší než vzdialenosť ohnísk. Hyperbola sa skladá z dvoch častí – vetiev hyperboly. Tieto dve vetvy sa blížia k priamkam, ktoré nazývame asymptoty.
Stredová rovnica hyperboly
Tvar stredovej rovnice hyperboly so stredom S[m;n] s veľkosťami hlavnej a vedľajšej polosi a,b závisí od polohy hlavnej osi.
Stredová rovnica hyperboly s hlavnou osou rovnobežnou s osou x
Ak je hlavná os rovnobežná s osou x, rovnica je v tvare \frac{(x-m)^2}{a^2} -\frac{(y-n)^2}{b^2}=1
Stredová rovnica hyperboly s hlavnou osou rovnobežnou s osou y
Ak je hlavná os rovnobežná s osou y, rovnica je v tvare -\frac{(x-m)^2}{b^2} +\frac{(y-n)^2}{a^2}=1
Oproti elipse, nemusí byť v prípade hyperboly vždy hlavná polos a dlhšia než vedľajšia polos b. Pre rovnoosú hyperbolu dokonca platí a=b.
Ako zo stredovej rovnice poznáme, s ktorou súradnicovou osou je rovnobežná hlavná os hyperboly?
- Pozrieme sa na znamienka členov s premennou x a y.
- Premenná v člene, ktorý má pred sebou znamienko plus udáva, s ktorou súradnicovou osou je rovnobežná hlavná os hyperboly.
- V menovateli danej premennej je potom (v druhej mocnine) veľkosť hlavnej polosi.
- Stručne povedané: ak je znamienko plus napríklad v prípade člena s premennou x, je hlavná os rovnobežná s osou x a v menovateli je druhá mocnina veľkosti hlavnej polosi a.
Príklad: Určenie stredovej rovnice hyperboly
Určite stredovú rovnicu hyperboly so stredom v bode S[1;-5], ak je veľkosť hlavnej polosi 2, veľkosť vedľajšej polosi 6 a hlavná os je rovnobežná s osou y.
- Stredová rovnica je v tvare -\frac{(x-m)^2}{b^2} +\frac{(y-n)^2}{a^2}=1. Hlavná polos má veľkosť a, vedľajšia b.
- Dosadíme súradnice stredu a veľkosti hlavnej a vedľajšej polosi. Pri dosadení si dáme pozor na to, že súradnice stredu odčítame: -\frac{(x-1)^2}{6^2} +\frac{(y-(-5))^2}{2^2}=1
- Po úprave: -\frac{(x-1)^2}{36} +\frac{(y+5)^2}{4}=1
Rovnice asymptot
Už vieme, že asymptoty sú priamky, ku ktorým sa hyperbola blíži. Pomôžu pri vykreslení hyperboly. Rovnica asymptot závisí od tvaru stredovej rovnice hyperboly.
Pre hyperbolu danú rovnicou v tvare \frac{(x-m)^2}{a^2} -\frac{(y-n)^2}{b^2}=1 sú rovnice asymptot:
y=\pm\frac{b}{a}(x-m)+n
Pre hyperbolu danú rovnicou v tvare -\frac{(x-m)^2}{b^2} +\frac{(y-n)^2}{a^2}=1 sú rovnice asymptot:
y=\pm\frac{a}{b}(x-m)+n
Ako načrtnúť hyperbolu?
- Najskôr si vyznačíme stred, hlavné a vedľajšie vrcholy.
- Potom zostrojíme charakteristický obdĺžnik hyperboly. To je obdĺžnik, ktorý má strany rovnobežné s osami a vrcholmi hyperboly sú stredy jeho strán. Dĺžky jeho strán sú teda 2a a 2b.
- Asymptoty sú uhlopriečky charakteristického obdĺžnika.
Všeobecná rovnica hyperboly
Podobne ako existuje niekoľko rovníc elipsy, môžeme aj rovnicu hyperboly zapísať rôznymi spôsobmi. Všeobecná rovnica hyperboly je v tvare: Ax^2 +By^2+Cx+Dy+E=1, A\cdot B<0. Podmienka A\cdot B<0 zaručuje, že konštanty A, B majú opačné znamienka. Každá rovnica v tomto tvare ale nemusí byť všeobecnou rovnicou hyperboly. Praktické overenie, či ide o hyperbolu vykonávame prevedením na stredovú rovnicu.
Príklad: Určuje daná rovnica hyperbolu?
Rozhodnite, či rovnica -x^2+2y^2+8x-18y+31=0 určuje hyperbolu.
- Najskôr si usporiadame členy: -x^2+8x+y^2-18y+40=0.
- Z členov s premennou x vytkneme -1: -(x^2-8x)+y^2-18y+40=0
- K obom stranám rovnice pripočítame konštantu 81 a odčítame konštantu 16, aby sme členy s premennými x a y mohli upraviť podľa vzťahu pre (a\pm b)^2: -(x^2-8x+16)+y^2-18y+81+40=81-16
- A upravíme: -(x-4)^2 +(y-9)^2+40=65
- Prevedieme konštantu 40 na druhú stranu rovnice: -(x-4)^2 +(y-9)^2 =25
- Na záver rovnice vydelíme 25: -\frac{(x-4)^2}{25} +\frac{(y-9)^2}{25}=1
- Ide teda o hyperbolu. Hlavná os je rovnobežná s osou y a a=b=5.
Hyperbola a priamka
- priamka s pretína hyperbolu v dvoch bodoch – sečnica hyperboly
- priamka t pretína hyperbolu v jednom bode – dotyčnica hyperboly
- priamka v hyperbolu nepretína – vonkajšia priamka hyperboly
Špeciálnou polohou sečnice hyperboly je priamka, ktorá je rovnobežná s asymptotou. Taká sečnica potom pretína hyperbolu v jednom bode.
Ako rozlíšiť, či je priamka dotyčnica alebo sečnica?
- Najskôr určíme vzájomnú polohu priamky a hyperboly.
- Ak vyjdú dva priesečníky, ide o sečnicu vo všeobecnej polohe.
- Ak vyjde jeden priesečník, musíme ešte rozhodnúť, či je priamka rovnobežná s asymptotou. Ak nie, ide o dotyčnicu. V opačnom prípade ide o sečnicu.
Rovnica dotyčnice hyperboly v bode, ktorý leží na hyperbole
Hyperbola daná rovnicou \frac{(x-m)^2}{a^2} -\frac{(y-n)^2}{b^2}=1 má v bode T[x_0;y_0] dotyčnicu danú rovnicou:
\frac{(x-m)(x_0-m)}{a^2} -\frac{(y-n)(y_0-n)}{b^2}=1.
Podobne môžeme zapísať aj rovnicu dotyčnice hyperboly, ktorá má hlavnú os rovnobežnú s osou y.