Теория линий второго порядка и использования ИКТ в обучении

Понятие линии второго порядка в аналитической геометрии

Аналитическая геометрия описывает свойства линий на плоскости через их уравнения. В аналитической геометрии систематически исследуются так называемые алгебраические линии второго порядка (эти линии в декартовых прямоугольных координатах определяются соответственно алгебраическими уравнениями второй степени). Линии второго порядка определяются уравнениями вида . Основной метод исследования и классификации этих линий заключается в подборе такой декартовой прямоугольной системы координат, в которой уравнение линии имеет наиболее простой (канонический) вид, удобный для исследования.

Определение 1. Линией второго порядка называется множество всех точек плоскости, координаты которых удовлетворяют уравнению:

где A,B,C,D,E,F - вещественные коэффициенты, причем .

Исследуем уравнение и узнаем, что представляет собой произвольная линия второго порядка.

Приведение общего уравнения линии второго порядка к каноническому виду

Для исследований приведем общее уравнение линии второго порядка к одному из канонических видов.

Существует такая система координат, в которой уравнение (1) не содержит произведения xy, то есть B = 0.

Пусть координаты точки M в системе координат XOY. Повернем оси координат на угол в положительном направлении и обозначим (x', y') координаты точки M в новой системе координат X'OY'.(чертеж 1.)

Чертеж 1

Найдем связь между этими координатами. Очевидно, что:

(так как ); (2)

(так как ); (3)

Рассмотрим . Так как он прямоугольный, то , . (4)

Рассмотрим теперь . Он также прямоугольный, поэтому , . (5)

Таким образом, с учетом того, что , из равенств (2)-(5) получим: (6)

Следовательно, система (6) представляет собой выражение старых координат через новые при повороте XOY на угол α вокруг О (0,0).

Замечание. Для того чтобы получить выражение новых координат через старые, достаточно угол α в формулах (6) заменить на угол (−α), так как при повороте системы координат X′OY ′ на угол (−α) мы получим систему XOY.

Подставим формулы (6) в уравнение (1), получим:

Соберем коэффициенты при соответствующих неизвестных.

При , получим:

,

При :

, (7)

При :

,

При :

,

При :

.

Таким образом, уравнение (1) с учётом замены (6) принимает вид:

(8)

Подберем угол таким образом, чтобы коэффициент . Из (7) следует, что поэтому

После данного преобразования уравнение (1) примет вид:

. (9)

Еще о педагогике:

Технология обучения: понятие и задачи
Развитием идей программированного обучения явилась педагогическая технология – такой взгляд на процесс обучения, согласно которому обучение должно быть максимально управляемым процессом, в отличие от традиционного обучения с не строго определенным и направленным воздействием на ученика. Предыстория ...

Принцип наглядности обучения
Принцип наглядности обучения - опора на реальные представления учеников. Это один из самых известных и интуитивно понятых принципов обучения, использующийся с древнейших времен. Закономерное обоснование этого принципа получено сравнительно недавно. В основе его лежат следующие научные закономерност ...

Решение текстовых задач алгебраическим методом по Г.Г. Левитасу
Левитас Г.Г. использует следующий способ обучения школьников алгебраическому методу решения текстовых задач. Текстовой задачей, по его словам, назовем не математическую по фабуле задачу, решаемую математически. Например, задача «У Кати и Поли вместе 12 кукол; у Кати на две куклы меньше. Сколько кук ...