O’ZBEKISTON RESPUBLIKASI OLIY VA O’RTA MAXSUS TA’LIM VAZIRLIGI ZAHIRIDDIN MUHAMMAD BOBUR NOMIDAGI ANDIJON DAVLAT UNIVERSITETI FIZIKA-MATEMATIKA FAKULTETI Matematika kafedrasi Qo’lyozma huquqida MAMIROVA DILDORA “INVARIANTLAR YORDAMIDA IKKINCHI TARTIBLI EGRI CHIZIQ TENGLAMASINI SODDALASHTIRISH” 5130100 – matematika yo’nalishi bo’yicha bakalavr akademik darajasini olish uchun yozilgan Ilmiy rahbari: f.m.f.n:AZIMOV.R.K ANDIJON-2015 1 REJA: I. KIRISH……………………………………………………………………2 II. ASOSIY QISM.…………………………………………………………..5 I bob. Ikkinchi tartibli egri chiziqning kanonik tenglamalari 1.1-§. Chiziq haqida tushuncha…………………………………………6 1.2-§. Ikkinchi tartibli egri chiziqning kanonik tenglamalari. .................... 8 II bob. Ikkinchi tartibli egri chiziq tenglamasini soddalashtirish…………10 2.1-§. Ikkinchi tartibli egri chiziqning invariantlari. ………………..20 2.2-§. Invariantlar yordamida ikkinchi tartibli egri chiziq tenglamasini soddalashtirish……………………………………30 III. XULOSA………………………………………………………………….50 IV. Foydalanilgan adabiyotlar………………………………………………53 2 Kirish. “Ilm – fan taraqqiyoti biz uchun eng ustuvor sohalardan biridir” I. A. Karimov Respublikamizda ta'lim va tarbiya sohasidagi islohotlar bugungi dolzarb, ertangi taqdirmizni hal qiluvchi muammoga aylanmoqda. Jamiyatimizning yangilanishi, hayotimiz taraqqiyoti va istiqboli, amalga oshirilayotgan islohotlar rejasining samarali taqdiri – bularning barchasi, avvalombor, zamon talablariga javob beradigan yuqori malakali, ongli mutahassis kadrlar tayyorlash muammosi bilan chambarchas bog'liq. Shu bois mamlakatimizning istiqlol yo'lidagi birinchi qadamidanoq ma'naviyatimizni yuksaltirish, ta'lim-tarbiya tizimini takomillashtirish, unuing milliy zaminini mustahkamlash, zamon talablari bilan uyg'unlashtirish asosida jahon andozalari va ko'nikmalari darajasiga chiqarishga katta ahamiyat berilmoqda. Mustaqil O'zbekiston o'z xalqi tanlab olgan yo'l – ochiq, erkin bozor iqtisodiyotiga asoslangan odil jamiyat, kuchli demokratik huquqiy davlat qurish yo'lidan bosqichma-bosqich olg'a bormoqda. Davlatimiz oldida turgan g'oyatda muhim vazifalar – mamlakatni ijtimoiy va iqtisodiy jihatdan isloh qilish, iqtisodiy munosabatlarni demokratiyalash, kelajak poydevori bo'lmish yuksak ma'naviyatimizni rivojlantirishdan, ta'lim-tarbiya tizimi shakli va mazmunini tubdan isloh qilib o'zgartirish, uni yangi zamon darajasiga ko'tarishdan iborat. Buning uchun muqaddas zaminda yashayotgan har qaysi inson Vatan istiqboli, uning ravnaqi va kelajagi uchun kurashishi lozim. Mustaqil mamlakatimizga mustaqil fikrlaydigan ijodkor kadrlar zarur. Mustaqil fikrlaydigan, o'z bilimlarini hayotga tadbiq eta oladigan ijodkor kadrlarni tayyorlash maktabdan boshlanadi. Lekin Prezident I.A.Karimov ta'kidlaganlaridek, «O'qituvchi va o'quvchi mimosabatlaridagi majburiy itoatkorlik o'rninini ongli intizom egallashi juda qiyin kechayapti. O'qituvchining 3 bosh vazifasi o'quvchilarda mustaqil fikr yuritish ko'nikmalarini hosil qilishdan iboratligini ko'pincha yaxshi tushunamiz, lekin, afsuski, amalda tajribamizda unga rioya qilmaymiz» Huquqiy demokratik davlatda o'quvchilar, umuman olganda har bir jamiyat a'zosi erkin fikrlaydigan qilib tarbiyalanadi. Zero, «Agar bolalar erkin fikrlashni o'rganmasa, berilgan ta'lim samarasi past bo'lishi muqarrar.Albatta, bilim kerak.Ammo bilim o'z yo'liga. Mustaqil fikrlash ham katta boylikdir» Darhaqiqat, bugungi bozor iqtisodiga o'tish jarayonida yaxshi kasbiy tayyorgarlikka ega bo'lgan, mustaqil fikrlaydigan yoshlarga ehtiyoj sezilmoqda. Bizning tadqiqotimizda maktab o'quvchilarining mustaqil fikr yuritib, olgan nazariy bilimlarini kelgusi hayotga tadbiq qila oladigan darajadagi ta'lim berishning jihatlari qarab chiqildi. Matematika o'quv fani sifatida, o'quvchilarning tadqiqiy ko'nikmalarini shakillantirishda alohida xususiyatga ega. Har bir matematikning faoliyati masala yechishga keltiriladi va barcha nostandart masalalarni yechish va tadqiqiy faoliyat hisoblanadi. Hozirgi zamon matematikning amaliy faoliyatga chuqur kirib borishi, uni fan-tehnika va iqtisodda qo'llanishi bilan xarakterlanadi. Boshqacha aytganda, matematika amaliy masalalarni yechishda metodalogik asos bo'lib qoldi.Shu bilan birga masalalar yechishda matematikadan tadqiqiy ko'nikma va malakalarni shakllantirmasdan turib, foydalanish mutlaqo mumkin emas. Tadqiqiy bilim, amaliy ko'nikma va malakalar matematikaning nazariy qurilishi bilan uning amaliy muamolarini bog'laydi. Matematik tushunchalarning asosiy negzini tasvirlaydi, amaliy masalalarni yechishda matematikani qo'llash vositasi bo'lib hizmat qiladi. Bu esa, hozirgi paytda tadqiqiy ko'nikmalarning ummumta'lim va umummadaniy qimmatga ega ekanligini ko'rsatadi. Jamiyatimizning tez sur'artlar bilan rivojlanishi, xalqimizning milliy qadriyatlari, an'analarining tiklanishi, ijtimoiy va iqtisodiy munosabatlarning 4 takomillashishi xalq ta'limi tizimiga murakkab vazifalarni yukladi. Davlat rahbariyatining tinimsiz g'amxo'rligi va fidoiyligi, xalq ta'limi tizimidagi qayta qurishlar va o'zgarishlar ham izlanishlarimizning izchilligidan dalolat berib turadi. Shu bilan birga jamiyatimizning rivojlanishini, siyosiy tizim barqarorligi hamda bozor iqtisodiyotiga o'tishning boshqarib borilishi, xalqimizning ma'naviy va ma'rifiy saviyasi madaniyatning rivojlanishi, hozirgi kunda matematika ta'limiga bo'lgan talab va ehtiyojning kundan- kunga orib borishi noan'anaviy shakldagi talablarni o'qitish tizimi oldiga asosiy maqsad qilib qo'yadi. Bugun ana shunday mushtarak maqsadlarimizni amalga oshirish, mustahkam qaror toptirish va rivojlantirish uchun istiqlol sharofati tufayli qulay muhit yaratdi. Ushbu bitiruv malakaviy ishi kirish,ikki bob va to’rtta paragrafdan iborat bo’lib,birinchi va ikkinchi paragraflarida chiziq hamda ikkinchi tartibli egri chiziqlarni kanonik tenglamalari o’rganilgan. Ikkinchi bobni birinchi paragrafida ikkinchi tartibli egri chiziqni invariantlari haqida ma’lumotlar keltirilib,bu invariantlar uchun formulalar keltirib chiqarilgan.Ikkinchi paragrafida esa ikkinchi tartibli egri chiziq tenglamalari invariantlar yordamida soddalashtirilib tenglama koeffitsientlari invariantlar orqali ifodalangan. Har bir paragraf oxirlarida mavzularga doir misollar keltirilib ularni yechish usullari ko’rsatilgan. 5 I bob. Ikkinchi tartibli egri chiziqning kanonik tenglamalari. 1.1-§. Chiziq haqida tushuncha. Ta’rif. Tekislikdagi biror affin reperda F (x, y) 0 tenglamaning chap tomoni x, y ga nisbatan algebraik ko’phad, ya’ni ai j xi y j ko’rinishdagi hadlarning algebraik yig’indisidan iborat bo’lsa, bu tenglama bilan aniqlanuvchi nuqtalar to’plami algebraik chiziq, tenglama esa algebraik tenglama deyiladi. i, j manfiy bo’lmagan butun sonlar bo’lib, darajasi deyiladi. i, j darajalar yig’indisining i j son ai j xi y j hadning maksimal qiymati Fx, y ko’phadning darajasi, shu bilan bir vaqtda Fx, y 0 tenglamaning ham darajasi deyiladi. Masalan, Fx, y Ax By C 0 birinchi darajali algebraik tenglama, Fx, y Ax2 Bxy Cy 2 Dx Ey F 0 ikkinchi darajali algebraik tenglamadir. Algebraik bo’lmagan barcha chiziqlar transtseendent chiziqlar deyiladi. 6 Algebraik bo’lmagan chiziqlarga misollar sifatida ushbu tenglamalarning grafiklarini ko’rsatish mumkin: y sin x 0, y tgx 0, y lg x 0, y a x 0. Ta’rif. Biror affin reperda n- darajali algebraik tenglama bilan aniqlanadigan figura n-tartibli algebraik chiziq deb ataladi. Biz tekislikdagi birinchi va ikkinchi tartibli algebraik chiziqlarni tekshirish bilan cheklanamiz. Teorema. Bir affin reperdan ikkinchi affin reperga o’tishda chiziqning algebraikligi va uning tartibi o’zgarmaydi. affin reperda biror l chiziq n- darajali Isbot. Tekislikdagi biror O, e1 , e2 bilan aniqlangan bo’lsin.O, e1, e2 yangi affin reperni olamiz. Bu reperlar orasidagi bog’lanish bizga ma’lum: Fx, y 0 algebraik tenglama x a1 x b1 y c1 , y a x b y c 2 2 2 a b 1 , bu yerda a2 b2 1 0. (1.1.1) l chiziqning yangi koordinatalardagi tenglamasini hosil qilish uchun uningtenglamasidagi eski o’zgaruvchilarni (1.1.1) formulalar bo’yicha almashtiramiz. Natijada Fx, y 0 tenglamadagi har bir ai j xi y j hadning o’rnida ai ja1 x b1 y c1ia2 x b2 y c2j ko’rinishdagi had hosil bo’ladi. Barcha shundan hadlardan qavslarni ochib ixchamlasak, Ôx , y 0 ko’rinishdagi algebraik tenglama hosil bo’ladi. Ô x, y 0 tenglamaning har bir hadi bstxsyt ko’rinishdagi hadlardan iborat bo’lib, har bir shunday hadning daraja ko’rsatkichi s t i j . Ô (x , y ) ko’phadning darajasini m bilan belgilasak, natijada m n ga bo’lamiz. 7 Agar ega Endi m ning n dan kichik bo’la olmasligini ko’rsatamiz. Faraz qilaylik, a1 b1 m n bo’lsin. 0 shartda (1.1.1) almashtirishga teskari almashtirish a b 2 2 mavjud: x b 2 b1 c1 b x y b2 c2 1 a c 1 1 a c a 2 a y x 1 y 2 2 a b 1 1 ab 1 2 (1.1.2) (1.1.2) dan tenglamaning chap x , y ning qiymatlarini Ôx , y 0 tomoniga qo’ysak, yana Fx, y 0 tenglamaga qaytamiz. Yuqoridagi mulohazani takrorlasak, hosil bo’lgan F(x, y) ko’phadning darajasi n m bo’ladi. Bir vaqtda ham m n , ham n m yuz bera olmaydi. Demak, Ô (x, y) ko’phadning darajasi m=n . Xullas, algebraik chiziqning tartibi va uning algebraikligi affin (yoki dekart) koordinatalar sistemasining tanlanishiga bog’liq emas. Shuning uchun chiziqlarning algebraik va transtsendent chiziqlarga bo’linishida faqat affin koordinatalar sistemasi (dekart koordinatalar sistemasi) ko’zda tutiladi. Qutb koordinatalar sistemasida chiziqlarni bu tariqa sinflarga ajratib bo’lmaydi. Chunonchi markazi qutb va radiusi a ga teng aylana r a 0 dan iborat bo’lib, u r birinchi darajali, tenglamasi ya’ni algebraik tenglamadir. Shu aylana uchun qutb aylananing r 2a cos 0 o’zida r ga nisbatan olinsa, tenglama bilan, aylana ya’ni 8 0 2a transtsendent tenglama bilan ifodalanadi. (1- chizma). (1- chizma) To’g’ri chiziqning turli tenglamalari. Ta’rif. To’g’ri chiziqqa parallel har qanday vektor uning yo’naltiruvchi vektori deyiladi. Quyida biz to’g’ri chiziqning berilish usullariga qarab uning tenglamasini keltirib chiqaramiz. 1. To’g’ri chiziqning parametrik tenglamalari. Tekislikda u to’g’ri chiziqning vaziyati birorO, e1 , e2 affin reperga nisbatan shu to’g’ri chiziqqa tegishli M 0x0 , y0 nuqta va yo’naltiruvchi u a1 , a2 vektor bilan to’la aniqlanadi (2-chizma). Bu ma’lumotlarga asoslanib, u to’g’ri chiziqning tenglamasini keltirib chiqaramiz. M orqali u to’g’ri chiziqning ixtiyoriy nuqtasini belgilaymiz. U holda M0 M vektorni yo’naltiruvchi vektor sifatida olish mumkin. Demak, shunday t son topiladiki , (1.1.3) M 0 M tu 9 bo’ladi. Aksincha, biror M nuqta uchun y munosabat o’rinli bo’lsa, u holda M M 0 M u . Demak, (1.1.3) munosabat faqat u to’g’ri chiziqqa tegishli M nuqtalar uchungina bajariladi, M, M0 u nuqtalarning radius-vektorlarini mos ravishda r , r0 bilan r OM , r0 OM0 belgilasak, ya’ni bo’lsa, u M l2 0 0 x l1 u holda M 0 M r r0 . 2-chizma (1.1.3) tenglikdan r tu. r (1.1.4) 0 Bu tenglama u to’g’ri chiziqning vektorli tenglamasi deb ataladi. t ga turli hil qiymatlar berib, u ga tegishli nuqtalarning radius-vektorlarini hosil qilamiz; (1.1.4) tenglamaga kirgan t o’zgaruvchi parametr deb ataladi. Endi (1.1.4) ni koordinatalarini yozaylik. M nuqtaning koordinatalarini x, y bilan, M0 nuqtaning koordinatalarini bilan belgilasak, natijada ushbu x0 , y0 tenglamalar hosil qilinadi: x x0 a1t , y y0 a0t . (1.1.5) Bu tenglamalar to’g’ri chiziqning parametrik tenglamalari deb ataladi. Agar u to’g’ri chiziq koordinata o’qlaridan birortasiga ham parallel bo’lmasa, ya’ni a1a2 0 shart bajarilsa, (1.1.5) dan ushbu 10 x x0 a y y0 (1.1.6) a 1 2 tenglamani hosil qilamiz. Undan a2 x a1 y a2 x0 a1 y0 0. (1.1.7) Bu yerda shartga ko’ra a1 , a2 lardan kamida bittasi noldan farqli, shu sababli (1.1.7) birinchi darajali tenglamadir. SHuning bilan ushbu muhum xulosaga keldik: har qanday to’g’ri chiziq birinchi tartibli algebraik chiziqdir. 2. Ikki nuqtadan o’tuvchi to’g’ri chiziq tenglamasi. Har qanday to’g’ri chiziqning vaziyati uning ikkita har xil nuqtasi bilan aniqlanadi.O, e1 , e2 affin reperda u to’g’ri chiziqning M1x1, y1, M 2x2 , y2nuqtalari ma’lum bo’lsin. SHu to’g’ri chiziqning tenglamasini keltirib chiziqning yo’naltiruvchi vektori sifatida u chiqaraylik. Qaralayotgan to’g’ri M1M 2x2 x1, y2 y1vektorni qabul qilish mumkin, shuning uchun (1.1.6) ga asosan u to’g’ri chiziq ushbu x x1 y y1 x x y y 2 1 (1.1.8) 1 2 tenglama bilan ifodalanadi. Bu berilgan ikki nuqtadan o’tgan to’g’ri chiziqning tenglamasidir. 3. To’g’ri chiziqning kesmalari bo’yicha tenglamasi. u to’g’ri chiziq Ox o’qni A(a,0) nuqtada, Oy o’qni esa B(0, b) nuqtada kessin va a 0, b 0 koordinatalar boshidan o’tmasin, ya’ni bo’lsin. Bu holda ikki nuqtadan o’tgan to’g’ri chiziqning tenglamasi (33) quyidagi ko’rinishni oladi: x a a y b x yoki a y 1. b (1.1.9) 11 (1.1.9) da a, b sonlar to’g’ri chiziqning koordinata o’qlaridan ajratgan kesmalaridir. Shuni hisobga olib, (1.1.9) to’g’ri chiziqning kesmalari bo’yicha tenglamasi deb ataladi. 1-misol. Uchlarining koordinatalari A(-3, 2), B(2, 4) va C(5, -4) bo’lgan ABC uchburchak berilgan. Uning V uchidan chiqqan medianasi tenglamasini tuzing. Echish. V1 nuqta AS tomonning o’rtasi bo’lsin. U holda bizga ma’lum formulaga ko’ra V1(1, -1). V va V1 nuqtalarning koordinatalarini (33) tenglamaga qo’ysak (bunda M1=V, M2=B1) , x 2 1 2 y 4 1 4 yoki 5x y 6 0. Bu VV1 mediananing tenglamasi. 2-misol. Abstsissalar o’qidan 2 birlik, ordinatalar o’qidan -3 birlik kesmalar ajratgan to’g’ri chiziq tenglamasini tuzing. x y Echish. Berilishiga ko’ra a=2, b=-3, u holda (34) tenglama 2 31 x y yoki 2 3 1 ko’rinishda bo’lib, bu izlangan to’g’ri chiziqning tenglamasidir. 4. To’g’ri chiziqning burchak koeffitsientli tenglamasi. Avvalo to’g’ri chiziqning burchak koeffitsienti tushunchasini kiritamiz. Ta’rif. u vektor e1 , e2 bazisda a1 , a2 koordinatalarga ega va a1 0 bo’lsin, u a holda 2 k son u vektorning burchak koeffitsienti deyiladi. a1 Teorema. Kollinear vektorlarning burchak koeffitsientlari o’zaro teng. 12 Isbot. Haqiqatan, u v vektorlar berilgan bo’lib, ular e1 , e 2 bazisga nisbatan u(a1 , a2 ), v(b1 ,b2 )(a1 0, b1 0) koordinatalarga ega bo’lsin hamda k1 , k2 mos ravishda bu vektorlarning burchak koeffitsientlari bo’lsin. Ta’rifga ko’ra k1 a2 a va k2 b2 . b 1 1 u bo’lgani v uchun shunday t b b b a a1 tb1 , a2 tb2 1 2 2 2 yoki k2 a b a a 1 2 1 son mavjudki, u tu yoki k1. 1 Xulosa. Bita to’g’ri chiziqqa parallel barcha vektorlarning burchak koeffitsientlari o’zaro teng. k son to’g’ri chiziqning burchak koeffitsienti deyiladi. Endi to’g’ri chiziqning burchak koeffitsientli tenglamasini keltirib chiqaraylik. Bitta nuqtasi va burchak koeffitsientli to’g’ri chiziqning tekislikdagi vaziyatini to’la aniqlaydi. Oy o’qqa parallel to’g’ri chiziqlar uchun burchak koeffitsient mavjud emas. Endi Oy o’qqa parallel bo’lmagan u to’g’ri chiziq M 0 x0 , y0nuqtadan o’tsin va k ga teng burchak koeffitsientga ega bo’lsin. u ning tenglamasini tuzamiz. (1.1.7) ga asosan a1 0 shartda y y0 a2 (x x0 ) , ammo a 1 k a2 , demak, a 1 y y0 k(x x0 ) (1.1.10) yoki y kx b , bunda b y0 kx0 . (1.1.11) 13 (1.1.11) tenglama to’g’ri chiziqning burchak koeffitsientli tenglamasi deyiladi. 3 Misol. R(2, -3) nuqtadan o’tuvchi va burchak koeffitsienti 4 bo’lgan to’g’ri chiziq tenglamasini tuzing. 3 Echish. Berilganlarga asosan x0 2, y03, k 4 bo’lib, bularni (35) tenglamaga qo’yamiz: 3 y (3) (x 2) yoki 3x 4 y18 0. 4 5. To’g’ri chiziqning umumiy tenglamasi. To’g’ri chiziqning yuqorida keltirib chiqarilgan (1.1.5) – (1.1.9), (1.1.11) tenglamalarining har birini olib solishtirsak, ular umumiy ko’rinishdagi (1.1.12) Ax By C 0 ikki noma’lumli birinchi darajali tenglamaning hususiy holllari ekanini ko’ramiz. Endi quyidagicha savol tug’iladi: aksincha, (1.1.12) ko’rinishdagi tenglama to’g’ri chiziqni ifoda etadimi? Teorema. x, y o’zgaruvchilarga nisbatan birinchi darajali Ax By C 0 (bu yerda A2 B2 0 ) algebraik tenglama affin reperga nisbatan to’g’ri chiziqni aniqlaydi. Isbot. Bu yerda ikki holni tekshiramiz. a) B 0. Berilgan tenglamani y B A x 14 C B ko’rinishda yozish mumkin. Endi bu tenglamani yuqoridagi y kx b tenglama bilan solishtirsak, k A , b C B ni hosil B tenglama B 0 shartda y kx b qilamiz. Demak, ko’rinishni oladi, uning esa ifodalashini bilamiz. Shunday qilib, umumiy ko’rinishli Ax By C 0 to’g’ri chiziqni Ax By C 0 tenglama ham B 0 da biror to’g’ri chiziqni ifodalaydi. b) B 0 . Bu holda A2B20 munosabatga ko’ra A 0 bo’lib, tenglama x ko’rinishni oladi. Bunday tenglama Oy o’qqa Ax By C 0 C A parallel to’g’ri chiziqni aniqlaydi. Demak, ikkala hol uchun ham teorema kuchga ega. To’g’ri chiziqning umumiy tenglamasi (1.1.12) Ax By C 0 berilgan bo’lsin, bunda k A a2 B a , demak, to’g’ri chiziqning u 1 yo’naltiruvchi vektorining koordinatalari sifatida –B, A sonlarni qabul qilish mumkin, ya’ni umumiy tenglamasi bilan berilgan to’g’ri chiziqning yo’naltiruvchi vektori s ifatida vektorni olis h mu mkin. u ( B, A) Misol. Uchlarining koordinatalari L(3,1), M (2,3), N (2,1) bo’lgan LMN uchburchak berilgan. Uchburchakning L uchidan MN tomoniga parallel bo’lib o’tgan to’g’ri chiziq tenglamasini tuzing. Echish. Izlangan to’g’ri chiziqning yo’naltiruvchi vektori uchun MN vektorni olish mumkin, uning koordinatalari MN (0, 2) A2, B 0 . To’g’ri chiziqning L(3,1) nuqtadan o’tishini e’tiborga olamiz. 2(3) 0(1) C 0 . C6 : A, B, C ning topilgan qiymatlarini (1.1.12) ga qo’yamiz: x 3 0 yoki x3 . Bu izlanayotgan tenglamadir. 15 Endi to’g’ri chiziqning AX By C 0 umumiy tenglamasini tekshiramiz. 1. C 0 . Bu holda tenglama quyidagi ko’rinishni oladi: AX By 0 . Bu to’g’ri chiziq koordinatalar boshidan o’tadi, chinki uni (0, 0) qanoatlantiradi. Aksincha, to’g’ri chiziq koordinatalar boshidan o’tsa, u holda A0 B0C0C0. 2. A0. (1.1.13) By C 0 . e Bu to’g’ri chiziqning yo’naltiruvchi u(B, 0)u Be1 vektori 1 vektorga kollinear, demak, u Ox o’qqa parallel. B 0 bo’lganda (1.1.13) ni quyidagicha yozish mumkin: y b , bu yerda b SHunday qilib, y b tenglama Ox o’qqa C B 0, C A. parallel va ordinatalar o’qini nuqtada kesib o’tadigan to’g’ri chiziqni aniqlaydi. Agar A 0, C 0 By 0 y 0 (chunki B0), tenglamasidir, chunki bu tenglama bilan aniqlanuvchi y 0 esa Ox o’qning to’g’ri chiziq Ox o’qqa parallel va Oy o’qdan b 0 kesma ajratadi. 3. B 0 . Bunda 2) holdagiga o’hshash to’g’ri chiziq Oy o’qqa parallel joylashadi va bu holda C 0 bo’lsaAx 0 x 0, to’g’ri chiziq Oy o’qning o’zini ifodalaydi. 16 To’g’ri chiziqni tenglamasiga ko’ra yasash. Quyida biz biror affin reperga nisbatan tenglamasi bilan berilgan to’g’ri chiziqni yasashning bir necha usullari bilan tanishamiz. 1. To’g’ri chiziq o’zining ikki nuqtasining berilishi bilan to’liq aniqlanganlii uchun u birorO, e1 , e2 reperga nisbatan qanday ko’rinishdagi tenglamasi bilan berilmasin, uni yasash uchun ikki nuqtasini yasash kifoyadir. Misol. x2 y 3 0 tenglama bilan berilgan to’g’ri chiziqni yasang. To’g’ri chiziqning ikki nuqtasini topish uchun berilgan tenglaadagi x o’zgaruvchiga ixtiyoriy ikki qiymatni berib, tenglamadan bu qiymatlarga y ning mos qiymatlarini topamiz; x=1 da 1+2y-3=0 dan y=1, x=-1 da -1+2y-3=0 dan y=2. Topilgan M11,1, M 21, 2 nuqtalarni yasab, ularni tutashtirsak, izlanayotgan M1M 2 to’g’ri chiziq xosil bo’ladi. (3-chizma). 2. to’g’ri chiziqO, e1 , e2 reperda y kx b ko’rinishdagi tenglama bilan berilgan bo’lsa, uni quyidagicha yasash mumkin. Ordinatalar o’qida (0, b) nuqtani yasaymiz hamda1, kvektorni yasab, (0, b) nuqtadan u vektorga parallel to’g’ri chiziq o’tkazamiz. y M A 2 u e 2 M1 0 e2 17 B 0 e 1 e 1 x (3-chizma) (4-chizma) Misol. y 2x 3 tenglama bilan aniqlanuvchi to’g’ri chiziqni yasang. (0, 3) nuqtani yasaymiz. 4-chizmada bu V nuqtadir. So’ngra shu chizmada u e1 2e2 vektorni yasaymiz. Chizmada bu OA vektordir. Endi V nuqtadan OA vektorga parallel to’g’ri chiziq o’tkazamiz. 3. Agar to’g’ri chiziq x x0 a1t, y y0 a2t parametrik tenglamalari bilan berilsa, bu to’g’ri chiziq ham 2-holdagi singari (x0 , y0 ) nuqtadan o’tib a1 , a2 vektorga parallel to’g’ri chiziq kabi yasaladi. 18 1.2-§. Ikkinchi tartibli egri chiziqning kanonik tenglamalari. 19 Ellips 1. Ta’rifi, kanonik tenglamasi. Tekislikda har bir nuqtadan fokuslar deb ataluvchi berilgan ikki F1 , F2 nuqtagacha bo’lgan masofalari yig’indisi berilgan PQ kesma uzunligiga teng bo’lgan barcha nuqtalar to’plami ellips deb ataladi. Berilgan kesma uzunligi fokuslar orasidagi masofadan katta. Berilgan kesmaning uzunligini 2a(a 0) bilan, fokuslar orasidagi masofani 2c(c 0) bilan belgilaylik. Tarifga ko’ra a > c. Ellipsdagi ixtiyoriy M nuqtaning F1 va F2 fokuslardan masofalari uning fokal radiuslari deyiladi va mos ravishda r1 , r2 bilan belgilanadi, ya’ni r1 pF1 , M va r2 pF2 , M. Ellipsning ta’rifiga ko’ra r1 , r2 fokal radiuslarning yig’indisi o’zgarmas bo’lib, berilgan kesma uzunligiga teng, ya’ni pF1 , M pF2 , M 2a yoki r1 r2 2a . (1.2.1) (1.2.1) tenglik ellipsga tegishli ixtiyoriy nuqta uchun o’rinli bo’lib, uni y koordinatalarda ifodalaylik. M Dekart reperini tenglamaning bo’lishiga imkon beradigan tanlaymiz: abstsissalar orqali F2 dan o’tkazamiz. F1 F2 sodda qilib r1 j F2 (c, 0) 0 i o’qini fokuslar F1 ga yo’naltirib kesmaning o’rta perpendikulyarini 5-chizmada ko’rsatilgan ordinatalar yo’nalishda r2 o’qi deb olamiz. 20 F1 (c, 0) x (5-chizma) Tanlangan buO, i , j reperda F1 va F2 nuqtalarning koordinatalari mos ravishda (c, 0) va (c, 0) bo’ladi. Ellipsdagi ixtiyoriy M nuqtaning koordinatalarini x, y bilan belgilasak, ikki nuqta orasidagi masofa formulasiga ko’ra r1 x c2 y2 , r2 x c2 y 2 r1 , r2 (1.2.2) ning (1.2.2) munosabatlardagi qiymatlarini (1.2.1) tenglikka qo’yib, ushbu tenglamaga ega bo’lamiz: x c2 y2 x c2 y2 2a . (1.2.3) (1.2.3) tenglama tanlangan reperga nisbatan ellipsning tenglamasidir, chunki M(x, y) nuqtaning koordinatalari bu tenglamani faqat M nuqta ellipsga tegishli bo’lgan holdagina qanoatlantiradi. (1.2.3) tenglamaning birinchi hadini o’ng tomonga o’tkazib, hosil bo’lgan tenglamaning ikkala tomonini kvadratga oshirsak. x2 2cx c2 y2 4a2 4a x c2 y2 x2 2cx c2 y2 . Bundan 2cx 4a2 2cx 4a x c2 y2 yoki a x c2 y2 a2 cx . 21 Hosil qilingan tenglamaning ikkala tomonini yana kvadratga oshiramiz: a2 x2 2a2cx a2c2 a2 y2 a4 2a2cx c2 x2 , bundan a c x a 2 2 2 2 y 2 a2 a2 c2 . a c a2 c2 , demak, a2 c2 0 , bu musbat sonni b2 (1.2.4) deb olaylik: b2 a 2 c2 . (1.2.5) u holda (1.2.4) tenglik quyidagi ko’rinishda yoziladi: b2 x2 a 2 y 2 a 2b2 . (1.2.6) (1.2.6) ni a 2 b 2 ga bo’lib, ushbu tenglamaga ega bo’lamiz: x2 y2 1. (1.2.7) a 2 b2 Endi (1.2.7) tenglama haqiqatan ham ellipsni ifodalashini isbot qilamiz, chunkiellips tenglamasi (1.2.3) ko’rinishda olingan edi. (1.2.7) tenglama (1.2.3) tenglamani ikki marta radikallardan qutqarish bilan hosil qilindi. Demak, (1.2.7) tenglama (1.2.3) tenglamaning natijasi, boshqacha aytganda, koordinatalari (1.2.3) ni qanoatlantiradigan har bir nuqta (1.2.7) tenglamaning natijasi ekani ravshan emas. (1.2.3) tenglama (1.2.7) tenglamaning natijasi ekanini ko’rsatamiz. M1x1 , y1 (7) tenglamani qanoatlantiruvchi ixtiyoriy nuqta bo’lsin, ya’ni x2 y2 1 a2 1 b2 1. M1 nuqta uchun r1 r2 2a tenglikning bajarilishini ko’rsatamiz. M1 nuqtaning fokal radiuslari, 22 (1.2.8) 2 (1.2.8) tenglikdan y1 b 2 1 r1 x1 c2 y12 , (1.2.9) r2 x1 c2 y12 (1.2.10) . x 2 1 2 , bu qiymatni (1.2.9) va (1.2.10) tengliklarga a qo’yib, r1 r2 a 2 b2 2 x1 2cx1b2 c 2 . 2 a a 2 b2 x12 2cx1b2 c 2 a2 c2 a 2 b2 tengliklarga ega bo’lamiz. (1.2.5) munosabatdan va a 2 b2 c2 , shuning uchun yuqoridagi tengliklar ushbu ko’rinishni oladi: c 2 c a c 2 c a a r1 a r2 x1 a x1 a c x1 a a x1 a , c x1 a a x1 a . (1.2.11) c Yuqoridagi sabablarga ko’ra 0 a 1, (1.2.8) tenglikdan x1 a . U holda c x a , shuning uchun ac x 0 va ac x 0 . Bularni e’tiborga olsak, a 1 a 1 a 1 (1.2.11) tengliklar ushbu ko’rinishni oladi: r a c x ; a 1 1 r ac x . a 1 2 (1.2.12) tengliklarni hadlab qo’shsak, 23 (1.2.12) r1 r2 2a ga ega bo’lamiz. Demak, koordinatalari (1.2.7) tenglamani qanoatlantiradigan har qanday M1 (x1 , y1 ) nuqta ellipsga tegishli. (1.2.7) tenglama ellipsning kanonik tenglamasi deyiladi. (1.2.12) tengliklardan ushbu xulosa kelib chiqadi: ellipsning ixtiyoriy Mx, y nuqtasining r1 , r2 fokal radiuslari bu nuqtaning abtsissasi orqali r ac x va 1 a r ac x 2 a (1.2.13) ko’rinishda chiziqli ifodalanadi. Agar xususiy holda a b bo’lsa, ellipsning tenglamasi x y 2 a2 ko’rinishni oladi. Bu tenglama markazi koordinatalar boshida va radiusi a ga teng aylanani ifodalaydi. Demak, aylana ellipsning xususiy holi. a b bo’lganda b2 a 2 c2 dan c 0. c 0 bo’lganda a 2 b2 c2 a b . Misol. Har bir nuqtasidan F1 (4, 0) ,F2 (4, 0) nuqtalargacha bo’lgan masofalar yig’indisi 10 ga teng nuqtalar to’plamining tenglamasini toping. Echish. Izlanayotgan nuqtalar to’plami berilishiga ko’ra ellipsdir va 2a10 a 5, c 4, b2 a2 c2 munosabatdan b2 9, b 3 . Demak, izlanayotgan ellipsning kanonik tenglamasi quyidagicha bo’ladi: x 2 y 2 1 . 25 9 2 2 2. Ellips shakli. Ellipsning x y a2 b2 bo’yicha shaklini o’rganamiz. 24 1 (1.2.7) kanonik tenglamasi 1. (1.2.7) tenglamadan ko’rinadiki, ellips ikkinchi tartibli chiziq. 2. Ellips chegaralangan chiziq (agar figuraning barcha nuqtalari biror doiraga tegishli bo’lsa, y uni M1 M chegaralangan figura deb ataladi). (1.2.7) tenglamadan ko’rinib turibdiki, j uning chap tomonidagi ifoda doimo 0 i musbat bo’lib, har bir had quyidagi x shartni x2 a2 1, qanoatlantirishi y2 kerak: M3 M2 1. Bundan x a, y b . b2 (6-chizma) Demak, (1.2.7) tenglama bilan aniqlangan ellipsning barcha nuqtalari tomonlari 2a, 2b bo’lgan to’g’ri to’rtburchak ichiga joylashgan. 3. (1.2.7) tenglama bilan aniqlangan ellips koordinatalar o’qlariga nisbatan simmetrikdir. Haqiqatan, M (x, y) shu ellipsning biror nuqtasi bo’lsa, ya’ni x, y sonlar (1.2.7) tenglamani qanoatlantirsa, u vaqtda (1.2.7) tenglamada o’zgaruvchi x, y ning faqat kvadratlari qatnashgani uchun bu tenglamani M1 (x, y), M 2 (x, y) va M 3 (x, y) nuqtalarning koordinatalari ham qanoatlantiradi. M1 nuqta Oy o’qqa nisbatan, M2 nuqta Ox o’qqa nisbatan M nuqtaga simmetrikdir. (6-chizma). Shuning uchun koordinata o’qlari ellipsning simmetriya o’qlaridir. Simmetriya o’qlarining kesishgan nuqtasi O(0, 0) ellipsning markazi deyiladi, fokuslar yotgan o’qi uning fokal o’qi deyiladi. 25 4. ellipsning koordinata o’qlari bilan kesishgan nuqtalarini topamiz. Masalan, Ox o’q bilan kesishgan nuqtalarini topish uchun ushbu tenglamalarni birgalikda yechamiz: x2 a 2 y2 2 1, b (1.2.14) y 0. (1.2.14) sistemaning ikkinchi tenglamasidan y 0 ni birinchi tenglamasiga qo’ysak, xa hosil bo’ladi. Shunday qilib, ellips Ox o’qni A1 (a, 0) va A2 (a, 0) nuqtalarda kesadi. SHu singari ellipsning Oy o’q bilan kesishgan B1 (0, b) va B2 (0, b) nuqtalari topiladi. Ellipsning koordinata o’qlari bilan kesishgan nuqtalarini uning uchlari deyiladi. Ellipsning to’rtta uchi bor, ular: A1, A2 , B1, B2. A1 A2 kesma va uning uzunligi 2a ellipsning katta o’qi, OA1 kesma va uning uzunligi a esa ellipsning katta yarim o’qi deyiladi. B1 B2 kesma va uning uzunligi 2b ellipsning kichik o’qi, OB1 kesma va uning uzunligi b esa ellipsning kichik yarim o’qi deyiladi. 5. Endi (1.2.7) tenglamani y ga nisbatan yechaylik: b y a2 x2 . a (1.2.15) Ellips koordinata o’qlarining har biriga nisbatan simmetrik bo’lgani uchun uning birinchi koordinata choragida yotgan qisminigina tekshirish yetarli. x 0, y 0 Birinchi chorakdagi nuqtalar uchun bo’lib, ellipsning bu choragidagi qismi uchun b y a2 x2 . a 26 (1.2.16) a2 x2 0 Bundan (1.2.16) funktsiyaning monoton kamayuvchi ekanligi va bo’lishi, ya’ni a 2 x2 yoki x a bo’lishi bevosita ko’rinadi. Demak, faqat birinchi chorakda ish ko’rayotganimiz uchun x a . Yuqoridagi hollarni e’tiborga olsak, ellipsning birinchi chorakdagi qismini 7-chizmada ko’rsatilgan B1 A1 yoy deb tasavvur qilish mumkin. Ellipsning koordinata o’qlariga nisbatan simmetrikligidan foydalanib, uning birinchi chorakda hosil qilingan qismi bo’yicha shaklini 8-chizmadagidek tasavvur qilish mumkin (8-chizma). y y B1 B 1 A 2 0 i A1 j F 2 0 i F1A1 x x B2 7-chizma 8-chizma Eslatma. Agar ellipsning fokuslari ordinatalar o’qiga joylashib qolsa, uning kanonik tenglamasi ham (1.2.7) ko’rinishda bo’ladi, bu yerda b a . 27 3. Ekstsentrisitet. Ta’rif. Ellipsning fokuslari orasidagi masofani katta o’qining uzunligiga nisbati ekstsentrisitet deyiladi va ekstsentrisitet ye harfi bilan belgilanadi. 2 c c Ta’rifga ko’ra e 2 a a hamda c a 0 e1 . Ellipsning ekstsentrisiteti uning shaklini aniqlashda muxim rolь o’ynaydi. Haqiqatan ham, (1.2.5) dan c2 a 2 b2 , shuning uchun 2 e c2 a2 a 2 b2 1 a2 b 2 , a bundan b a 1 e2 . b Ekstsentrisitet e 1 da (lekin e 1 ) a 0 bo’lib (bu yerda a o’zgarmaydi deb faraz qilinadi), b kichiklashadi va elips Ox o’qqa qisila boradi, aksincha b e 0 bo’lsa, a1 b a . Bu holda ellips aylanaga yaqinlasha boradi. aylana va y B 9-chizmada 1 , 2 , 3 ellipslar ekstsentrisitetlari: tasvirlangan bo’lib, e1 , e2 , e3 bu ellipslarning 1 2 3 A2 e1 e2 e3 . 28 0 A1 x 9-chizma Giperbola. 1. Ta’rifi, kanonik tenglamasi. Tekislikda har bir nuqtasidan fokuslar deb ataluvchi berilgan ikkita F1 , F2 nuqtagacha bo’lgan masofalar ayirmasining absolyut qiymati berilgan kesma uzunligiga teng bo’lgan barcha nuqtalar to’plami giperbola deb ataladi. Giperbola ta’rifidagi berilgan kesma uzunligini 2a(a 0) bilan, fokuslari orasidagi masofani 2c(c 0) bilan belgilaymiz. 29 Albatta 2a 2c . Giperboladagi M nuqtaning F1, F2 y gacha masofalari uning fokal radiuslari deyiladi va r1, r2 bilan belgilanadi, ya’ni M j 0 F 2 i r1 pF1 , M, r2 pF2 , M. F x 1 Giperbolaning ta’rifiga binoan r1 r2 2a (1.2.20) 10-chizma (1.2.20) tenglik faqat giperbolada yotgan M nuqtalar uchungina o’rinli. Bu tenglikni koordinatalarda yozamiz. Buning uchun dekart reperini ellips bilan ish ko’rganimizdek qilib tanlaymiz. (10-chizma). Fokuslar orasidagi masofa pF1 , F2 2c bo’lgani uchun olingan reperga nisbatan F1c, 0, F2 c, 0. Shu reperga nisbatan giperboladagi ixtiyoriy M nuqtaning koordinatalarini x, y bilan belgilaylik: M(x, y). U holda r1 x c2 y2 , r2 x c2 y2 bo’lib, (1.2.20) va (1.2.21) dan x c2 y2 x c2 y2 yoki 30 2a (1.2.21) r1 r22ax c2 y2 x c2 y2 2a (1.2.22) Giperbolani ifodalovchi (1.2.22) tenglamani soddaroq ko’rinishga keltiraylik. (1.2.22) dan: x c2 y22a x c2 y . Bu tenglikning ikkala tomonini kvadratga ko’tarib, soddalashtiramiz: a x c2 y2 cx a2 . Bu tenglamani yana kvadratga ko’tarib, so’ngra soddalashtirsak, c a x a 2 2 2 2 y 2 a2 c2 a2 . (1.2.23) 2 a 2 c2 c2 a 2 0 ; bu ayrimani b bilan belgilaymiz: b2 c2 a 2 . (1.2.24) U holda (1.2.23) munosabatdan ushbu sodda tenglamaga kelamiz: x2 a2 y2 1. b2 (1.2.25) Demak, giperbola ikkinchi tartibli chiziqdir. (1.2.25) tenglama giperbolani ifodalovchi (1.2.22) tenglamaning natijasi, shunga ko’ra koordinatalari (1.2.22) tenglamani qanoatlantiradigan har bir M(x, y) nuqta (1.2.25) tenglamani ham qanoatlantiradi. Endi buning teskarisini isbot qilaylik. M1(x1, y1) (1.2.25) ni qanoatlantiruvchi ixtiyoriy nuqta bo’lsin, ya’ni x2 y2 1 a 2 1 b2 1. M1 nuqtaning F1, F2 fokuslardan masofalari: 31 (1.2.26) r1 x1 c2 y12 , r2 x1 c2 y12 . (1.2.26) tenglikdan y12 b2 x12 a 2. Bu (1.2.27) qiymatni (1.2.27) tengliklarga qo’yib, a2 b c a 2 2 2 munosabatni e’tiborga olsak, c r1 x a , 1 a (1.2.28) c r2 a x1 a (1.2.29) tengliklarga ega bo’lamiz, r1, r2 musbat sonlar, shunga ko’ra qavslar oldidagi ishoralarni shunday tanlash kerakki, (1.2.28) va (1.2.29) tengliklarning o’ng tomonlari ham musbat bo’lsin. (1.2.26) dan x1 a . Bundan tashqari, c ac 1. U holda, agar x a bo’lsa, c x a 0 va c x a 0 bo’lib, (1.2.28) a a1 1 a 1 va (1.2.29) tengliklardagi qavslarni + ishora bilan olamiz, ya’ni r c x a, r c x a . 1 Bulardan a1 2 (1.2.30) a1 r r c x a c x a2a; xa a 1 a 1 12 1 bo’lsa, c x a 0 va a 1 c x a 0 a 1 bo’lib, (1.2.28), (1.2.29) tengliklardagi qavslarni – ishora bilan olamiz, ya’ni r a c x , ra c x ; a 1 a 1 1 2 bulardan r r a c x a c x 2a . 1 2 a 1 32 a1 (1.2.31) Demak, (1.2.25) tenglamadan (1.2.22) tenglama kelib chiqadi. Shunday qilib (1.2.25) tenglama giperbolaning tenglamasidir. (1.2.25) tenglama giperbolaning kanonik tenglamasi deyiladi. (1.2.30) va (1.2.31) tenglamalardan quyidagi natija kelib chiqadi: giperboladagi ixtiyoriy M(x, y) nuqtaning fokal radiuslari uning x abtsissasi r1 , r2 orqali x 0 bo’lganda r c x a, r c x a , 1 2 a a (1.2.32) x 0 bo’lganda r a c x, r ac x 1 2 a a (1.2.33) ko’rinishlarda chiziqli ifodalanadi. Misol. Giperbolaning F1 (10, 0), F2 (10, 0) fokuslarini va nuqtalaridan biri A 12, 3 5 ni bilgan holda uning tenglamasini tuzing. Echish. Bu yerda r1 pF1 , A 4 45 49 7 . r2 pF2 , A 484 45 529 23 . 7 23 2a a 8 . Giperbola uchun b2 c2 a 2100 64 36 b 6 . Demak, x2 y 1 . 64 2 36 2. Giperbola shakli. Giperbolaning x2 y 1 2 a 2 b2 tenglamasiga asoslanib uning shaklini aniqlaymiz. 33 Ellips tenglamasi ustida olib borilgan muhokamalarni takrorlab giperbolaning koordinatalar boshi, koordinata o’qlariga nisbatan simmetrikligi aniqlanadi. A1a, 0 va A2 a, 0nuqtalarda kesadi. (1.2.25) Giperbola Ox o’qni tenglama bilan aniqlangan giperbola (1.2.25) tenglamaga x 0 Oy o’q bilan kesishmaydi. Haqiqatan ni qo’ysak, y 2 b 1 . Ravshanki, bu tenglik haqiqiy 2 sonlar sohasida o’rinli bo’lmaydi. A1 , A2 nuqtalar giperbolaning uchlari deyiladi. Shunday qilib, giperbolaning ikkita uchi bor ekan. Giperbolaning uchlari orasidagi masofa uning haqiqiy o’qi deyiladi. Ordinatalar o’qida 0 nuqtalarni belgilaymiz. B1 B2 dan b masofada turuvchi B10,b va B20, b 2b ni giperbolaning mavhum o’qi deyiladi. Agar Mx, y nuqta giperbolada yotsa, uning uchun (1.2.25) tenglamadan: a . Demak, xa to’g’ri chiziqlar bilan chegaralangan a x a polosada x giperbolaning nuqtalari yo’q . (1.2.25) tenglamani y ordinataga nisbatan yechamiz: b y x2 a2 . a (1.2.34) Bu tenglamadan ko’rinadiki, x miqdor a dan gacha ortganda va –a dan gacha kamayganda y miqdor y oraliqdagi qiymatlarni qabul qiladi. Demak, giperbola ikki qismdan iborat bo’lib, ular giperbolaning tarmoqlari deyiladi. Giperbolaning bir (o’ng) tarmog’i x a tarmog’i xa yarim tekislikda joylashgan. 34 yarim tekislikda, ikkinchi (chap) Eslatma. Agar giperbolaning fokuslari ordinatalar o’qida joylashgan 2 2 bo’lsa, uning kanonik tenglamasi y 2 x 2 1 ko’rinishda bo’ladi. b a 3. Giperbola asimptotalari. Giperbolaning shaklini yana ham aniqroq tasavvur qilish maqsadida tekis (yassi) chiziqning asimptotasi tushunchasini kiritamiz. Ta’rif. Agar MG nuqta shu G chiziq bo’ylab harakatlanib borganida uning u to’g’ri chiziqqacha bo’lgan masofasi nolga intilsa, to’g’ri chiziq G chiziqning asimptotasi deyiladi. b Teorema. x2 b y a x, ya x y2 a 2 b2 1 giperbolaning to’g’ri chiziqlar asimptotalaridir. Isbot. Giperbola koordinatalar o’qlariga nisbatan simmetrik bo’lgani uchun giperbolaning birinchi chorakdagi qisminigina olish yetarli. SHu maqsadda x a da giperbolaning birinchi chorakdagi qismini aniqlaydigan b y x2 a2 a (1.2.35) y b x a (1.2.36) tenglama bilan b tenglamani solishtiramiz. y a x to’g’ri chiziq koordinatalar boshidan o’tadi va y burchak koeffitsenti k b . 11- chizmada PN a B to’g’ri chiziqning birinchi chorakdagi M b j 0 bo’lagi tasvirlangan bo’lib, unda 35 A i a x OA a, AB b . 11-chizma b Giperbola va y a x to’g’ri chiziqda mos ravishda joylashgan bir hil abstsissali Mx, y, Nx,Y nuqtalarni qaraymiz. Bu ikki nuqtaning mos ordinatalari: y b a x2 a2 , Y b a x bo’ladi. MN kesmaning uzunligini hisoblaymiz: b b b Y x x2 a a a x2 a2 yY y yoki Y y 0 , demak, pM , N Y y . Lekin Y y b a x x a b x x a x x a 2 2 2 2 2 2 x x2 a 2 a yoki ab Y y x x 2 a 2 . Giperboladagi M nuqtadan (1.2.36) to’g’ri chiziqqa tushirilgan perpendikulyarning asosi R bo’lsin, u holda ab pM , P pM , N pM , Px x 2 a 2 . 36 lim x ab xx 2 a 2 ifodani tekshiraylik. Uning maxraji cheksiz ortib boruvchi ikki musbat qo’shiluvchining yig’indisidan iborat bo’lib, surati esa o’zgarmas ab miqdordir, demak, ab lim x 0. xx 2 a 2 U holda pM , P pM , N dan pM , P 0 . Demak, giperboladagi M nuqta giperbola bo’yicha harakatlanib, uning yetarlicha uzoqlashsa, M 12-chizma uchidan nuqtadan (1.2.36) to’g’ri chiziqqa bo’lgan msofa nolga intiladi. Yuqoridagi ta’rifga ko’ra giperbolaning qaralayotgan qismi uchun (1.2.36) to’g’ri chiziq asimptota bo’ladi. Giperbolaning koordinata o’qlariga nisbatan simmetrikligidan y b x to’g’ri a chiziq ham giperbolaning asimptotasidir. Shunday qilib, y b x, yb x a a (1.2.37) tenglamalar bilan aniqlanadigan to’g’ri chiziqlar giperbolaning asimptotalaridir (12-chizma) Misol. 37 Asimptotalari 2x y 0, 2x y 0 tenglamalar bilan berilgan va fokuslari markazdan 5 birlik masofada bo’lgan giperbolaning kanonik tenglamasini tuzing. Yechish. Berilgan tenglamalarni y 2x, hamda y2x ko’rinishda yozib olsak b 2 a (1.2.37) tenglamalar bilan solishtirsak, markazdan 5 birlik masofada bo’lgani uchun yoki b 2a bo’ladi. Fokuslar c 5 bo’lib, b2 c2 a 2 tenglikdan foydalansak, 4a 2 25 a 2 , bundan a 2 5, a 5 , u holda b 2 5 . SHularga asosan giperbolaning izlanayotgan tenglamasi: x2 5 y 1 . 2 20 4. Teng tomonli giperbola. Yarim o’qlari teng bo’lgan giperbola teng tomonli deb ataladi. x 2 y 2 1 tenglamada a b bo’lganda: a2 b2 x2 y 2 a2 . Teng tomonli giperbola asimptotalarining tenglamalari y x, (1.2.38) yx ko’rinishda bo’lib, ular o’zaro perpendikulyark1k21. Bu asimptotalarni yangi koordinata o’qlari sifatida qabul qilsak, teng tomonli giperbola tenglamasi o’rta maktab kursida ko’riladigan ixcham xy a ko’rinishni oladi. Haqiqatan, Ox o’q uchun yx asimptotani, Oy o’q uchun esa asimptotani olsak, u holda i , 45 . i Eski x, y koordinatalardan yangi koordinatalarga o’tish formulalaridan 38 y x x xy, y x y . 2 2 Endi x, y koordinatalardan x , y ga o’tsak, teng tomonli giperbolaning yangi tenglamasini hosil qilamiz: 2 2 a a xy 2 yoki y2x . Parabola 1. Ta’rifi. Kanonik tenglamasi. Tekislikda har bir nuqtasidan berilgan nuqtagacha va berilgan to’g’ri chiziqqacha bo’lgan mpsofalari o’zaro teng bo’lgan barcha nuqtalar to’plami parabola deb ataladi. Berilgan nuqta berilgan to’g’ri chiziqda yotmaydi deb olinadi. Berilgan nuqta parabolaning fokusi, berilgan to’g’ri chiziq esa parabolaning direktrisasi deyiladi. Parabolaning fokusi va direktrisasini mos ravishda F va d bilan, fokusdan direktrisagacha bo’lgan masofani p bilan belgilaymiz. Ta’rifdan foydalanib, parabolatenglamasini keltirib chiqaraylik: buning uchun dekart reperini quyidagicha tanlaymiz: abstsissalar o’qi deb F nuqtadan o’tuvchi va d to’g’ri chiziqqa perpendikulyar bo’lgan to’g’ri chiziqni qabul qilamiz, uning musbat yo’nalishi ko’rsatilgandek bo’lib, abstsissalar o’qining d to’g’ri chiziq bilan kesishgan nuqtasi N bo’lsin. Ordinatalar o’qini FN kesmaning o’rtasidan p p o’tkazamiz. Tanlangan reperda direktrisa tenglamasi x 2 , F fokus esa 2 , 0 koordinatalarga ega bo’ladi. Parabolaning ixtiyoriy nuqtasi Mx, y bo’lsin. M nuqtadan direktrisaga tushirilgan perpendikulyarning asosini L bilan belgilaylik. U holda parabolaning ta’rifiga ko’ra 39 pF , M pL, M. (1.2.41) (1.2.41) tenglikni koordinatalarda ifodalaylik. Ikki nuqta orasidashi masofa formulasiga ko’ra pF , M pL, M p 2 2 x p 2 x 2 2 y ; 2 y y p . 2 x Bu qiymatlarni (1.2.41) munosabatga qo’yamiz: x p2 y 2 p 2 x 2 (1.2.42) . reperga nisbatan (1.2.42) tenglama parabolaning tanlangan yotgan nuqtalarning tenglamasidir, chunki uni faqat parabolada koordinatalarigina qanoatlantiradi. (1.2.42) tenglamani soddaroq ko’rinishga keltiramiz. Buning uchun uning ikkala tomonini kvadratga ko’tarib, ixchamlaymiz: x p 2 y 2 2 x p2 yoki 2 x p2 px y 2 2 2 x 2 p 2 px . 2 bundan y 2 2 px (1.2.43) (1.2.43) tenglamani (1.2.42) tenglamaning natijasi sifatida keltirib chiqardik. Endi o’z navbatida (1.2.42) tenglamani (1.2.43) tenglamaning natijasi sifatida keltirib chiqarish mumkinligini ko’rsatamiz. Buning uchun koordinatalari (1.2.43) tenglamani tegishli ekanini ko’rsatish kifoya. qanoatlantiradigan har bir nuqta parabolaga M1x1 , y1 nuqtaning koordinatalari (1.2.43) tenglamani 40 y12 2 px1 sonli tenglik qanoatlantirsin, ya’ni x bajarilsin. SHu bilan birga p p tenglamaga ega bo’lgan d to’g’ri chiziq va F , 0 nuqta berilgan bo’lsin. 2 2 M1 nuqtaning F va d dan bir xil masofada turishini ko’rsatishimiz kerak: pF , M 1 x p y 2 1 2 . 1 2 va pL, M x p 1 1 2 . Bu tengliklarga y12 2 px1 ni qo’ysak, p F , M 1 2 x2 pxp 2 px 1 1 1 4 x p 2 1 x1 2 p pL, M1. 2 Bundan M1 nuqta parabolaga tegishli. Demak, (1.2.43) parabola tenglamasi bo’lib, u kanonik tenglama deyiladi. 2. Parabola shakli. Parabolaning shaklini uning (1.2.43) tenglamasiga ko’ra tekshiramiz. y 2 0 va p 0 bo’lgani uchun y 2 2 px tenglamada x 0 bo’lishi kerak. Bundan (1.2.43) parabolaning barcha nuqtalari o’ng yarim tekislikda joylashganligi kelib chiqadi; x 0 da (1.2.43) y 0 parabola koordinatalar boshidan o’tadi. Koordinatalar boshi parabolaning uchi deyiladi; x ning har bir x 0 qiymatiga y ning ishoralari qarama-qarshi, ammo absolyut miqdorlari teng bo’lgan ikki qiymati mos keladi. Bundan parabolaning Ox o’qqa nisbatan simmetrik joylashganligi aniqlanadi. Ox o’q parabolaning simmetriya o’qi deyiladi. U shu bilan bir vaqtda parabolaning fokal o’qi hamdir. 41 (1.2.43) y 2 px . Bu tenglamadan ko’rinadiki, x ortib borsa, ortib boradi, ya’ni x da y ham y . Ko’rsatilgan bu xossalarga asoslanib parabolaning shaklini 13-chizmadagidek taxmin qilish mumkin. y y F N 0 F x 0 d d 13-chizma 14-chizma Parabolaning tenglamasini hosil qilish uchun dekart reperini maxsus tanladik, ya’ni Ox o’qni fokus orqali direktrisaga perpendikulyar qilib o’tkazdik. Agar dekart reperini boshqacha usulda tanlasak, albatta, parabolaning tenglamasi ham (1.2.43) ko’rinishdan farqli bo’ladi. Masalan, agar parabola koordinatalar sistemasiga nisbatan 14-chizmada ko’rsatilgandek joylashgan bo’lsa, uning tenglamasi x 2 2 py ko’rinishda bo’ladi. 13 va 14-chizmalarda tasvirlangan parabolaning tenglamalari mos ravishda y 22 px , x 22 py ko’rinishda bo’ladi. 42 x y y d 0 F x x 0 F d 15-chizma 16-chizma Ikkinchi tartibli chiziqlarning umumiy tenglamasi Tekislikda biror affin (yoki dekart) reperda koordinatalari a1 1x2 2a1 2 xy a2 2 y 2 2a1 0 x 2a2 0 y a0 0 0 (1.2.44) tenglamani qanoatlantiruvchi nuqtalar to’plami ikkinchi tartibli chiziq deb atalishi ma’lum. Bunda a ,a 11 12 ,a 10 ,a 20 ,a koeffitsentlar haqiqiy sonlar bo’lib, 00 a1 1, a1 2 , a2 2 lardan kamida bittasi noldan farqlidir (bu shartni bundan buyon a121 a122 a222 0 ko’rinishda yozamiz). Biz uchta chiziq: ellips, giperbola va parabolani o’rgandik, bu chiziqlar ham ikkinchi tartibli chiziqlardir, chunki (1.2.44) tenglamada 43 a11 a 1 2 , a22 b 1 2 , a001bo’lib, qolgan barcha koeffitsentlar nolь bo’lsa, u 1 bo’lsa, (1.2.44) b2 ellipsning kanonik tenglamasi, shu shartlarda yana a2 2 tenglama giperbolaning kanonik tenglamasi, a1 0 p; a2 2 1 bo’lib, qolgan koeffitsentlar nolь bo’lsa, (1.2.44) tenglama parabolaning kanonik tenglamasidir. Quyidagi tabiiy savol tug’iladi: tekislikda ko’rilgan bu chiziqlardan boshqa yana ikkinchi tartibli chiziqlar bormi? Bu savolga quyida javob berishga harakat qilamiz. Avvalo shuni ta’kidlaymiz: bizga ma’lumki, chiziqning tartibi koordinatalar sistemasining olinishiga bog’liq emas. Bundan foydalanib, koordinatalar sistemasini tegishlicha tanlash hisobiga barcha ikkinchi tartibli chiziqlar to’la geometrik tavsiflab chiqamiz. Ikkinchi tartibli chiziq0, i , j dekart reperida (1.2.44) umumiy tenglamasi bilan ifodalangan bo’lsin. SHunday reperni tanlaymizki, unga nisbatan chiziqning (1.2.44) tenglamasi mumkin qadar sodda – “kanonik” ko’rinishga ega bo’lsin, ya’ni 1) o’zgaruvchi koordinatalar ko’paytmasi qatnashgan had bo’lmasin; 2) birinchi darajali hadlar soni eng oz bo’lsin (iloji bo’lsa, ular butunlay qatnashmasin); 3) mumkin bo’lsa, ozod had qatnashmasin. Agar (1.2.44) tenglamada a1 2 0 bo’lsa, soddalashtirishni quyidagicha bajaramiz. reperning o’qlarini 0 nuqta atrofida ixtiyoriy burchakka burib, yangi0, i , j dekart reperini hosil qilamiz. formulalari x xcos ysin, y xsin ycos 44 reperdan reperga o’tish (1.2.45) dan x, y ni (1.2.44) ga qo’ysak va o’xshash hadlarini ixchamlasak, chiziqning (1.2.44) tenglamasi reperda ushbu ko’rinishni oladi: 2 2 a1 1x 2a1 2 x y a2 2 y 2a1 0 x 2a2 0 y a0 0 0 , (1.2.46) bunda: a1 1 a1 1 cos2 2a1 2 cos sin a2 2 sin 2 , a1 2a1 1 sin cos a1 2 cos2 a1 2 sin 2 a2 2 sin cos , 2 2 a a1 1 sin 2a1 2 sin cos a2 2 cos 22 a 10 a1 0 cos a2 0 sin, a 20 (1.2.47)belgilashlardan a ,a (1.2.47) , a1 0 sin a2 0 cos, a0 0 a0 0 . ko’rinadiki, (1.2.46) tenglamadagi , a2 2 koeffitsentlar (1.2.44) tenglamadagi a1 1, a1 2 , a2 2 koeffitsentlarga va burchakka bog’liq, shu bilan birga a1 1, a1 2 , a2 2 ning kamida biri noldan 11 12 farqli, chunki cos2 cos2 1 sin cos cos2 sin 2 sin cos sin 2 2 sin 2 cos2 2sin cos sin 2 2 cos sin sin 2 sin 2 1 cos 2 sin 2 2 sin 2 cos 2 sin 2 cos2 sin 2 sin 2 cos2 sin 2 1 1 sin 2 cos 2 1 sin 2 1 sin 2 cos 2 0 2 2 2 1 0 1 1 0 2 2 cos2 cos 2 cos 2 sin 2 2 cos 22 cos2 sin 2 cos2 sin 2 2 cos 2 cos 2 sin 2 2 1 0. burchakning ixtiyoriyligidan foydalanib, uni shunday tanlab olamizki, almashtirilgan (1.2.46) tenglamadagi a1 2 koeffitsent nolga teng bo’lsin, ya’ni a1 2a1 1 sin cos a1 2 cos2 a1 2 sin 2 a2 2 sin cosa1 1 cos a1 2 sinsina2 1 cos a2 2 sincos 0 yoki 45 a11 cos a12 sin a21 cos a22 sin . cos sin (1.2.48) (1.2.48) munosabatni biror ga tenglab, uni quyidagi ko’rinishda yozish mumkin: a1 1cos a1 2 sin 0, a cosa sin 0. 2 1 22 (1.2.49) Bu sistema bir jinsli, shuning uchun uning determinanti nolga teng ya’ni a1 1 a 21 a 12 a2 2 0 yoki2a1 1 a2 2a1 1a2 2 a122 0 (1.2.50) bo’lgandagina sistema noldan farqli yechimga ega bo’ladi. (1.2.50) tenglama chiziqning xarakteristik tenglamasi deyiladi. (1.2.50) tenglamaning ildizlari. a1 1 a2 2 a1 1 a2 22 4a1 1 a2 2 a122a1 1 a2 2 D . 1,222 a1 2 0 bo’lgani uchun uning diskriminanti: D a1 1 a2 22 4a1 1a2 2 a122a1 1 a2 22 4a122 0 . Demak, (1.2.50) tenglamaning1 ,2 ildizlari turli va haqiqiydir. (1.2.48) dan a 11 cos a sin cos, 12 (1.2.51) a2 1 cos a2 2 sin sin. 2 cos 0 ga bo’libcos 0 tengliklarni yoza olamiz. Ularning har birini va a1 2a1 1 cos a1 2 sinsina2 1 cos a2 2 sincos 0 a1 2 0 , 46 (ya’ni a1 2 azaldan 0 ga teng ekan) ushbuni hosil qilamiz: tg a1 1 a a 21 (1.2.52) . a 22 12 (1.2.52) munosabatga navbat bilan (1.2.50) xarakteristik tenglamaning 1 ,2 ildizlarini qo’yamiz: 1 a1 1 tg1 a , tg2 2 a 11 . (1.2.53) a 12 12 Viet teoremasiga ko’ra (1.2.50) dan 12 a1 1 a2 2 ,12 a1 1a2 2 a122 . (1.2.54) (1.2.54) va (1.2.53) formulalardan ushbuga ega bo’lamiz: tg1tg2 a 1 2 11 2 a 2 1 a 11 2 1 21 2 . 12 Shunga ko’ra tg Ox o’qning dagi burchak koeffitsienti bo’lganda tg2 tg1 Oy o’qning shu reperdagi burchak koeffitsienti bo’ladi. U holda 2 Ox o’qning i birlik vektorining koordinatalari bo’lmish cos1 , sin1 . sin1 tg1 1 tg 21 , cos1 1 1 tg 21 formulalardan, Oy o’qning jbirlik vektorining koordinatalari cos2 , sin2 sin2 sin1 2 , cos2 cos 1 cos1 2 sin1 tengliklardan aniqlanadi.1 bo’lganda (60) dan a1 1 cos1 a1 2 sin11 cos1 , a2 1 cos1 a2 2 sin11 sin1 , 47 u holda a1 1a1 1 cos1 a1 2 sin1cos1a2 1 cos1 a2 2 sin1sin1 1 cos1 cos11 sin1 sin1 (1.2.47) qilib, 1- va 3- tengliklarni hadlab qo’shsak, 1 1 a2 2 a1 1sin cos a2 2sin cos yokia1 1 a2 2 a1 1 a2 2. (1.2.54) dan a1 1 a2 212 va a1 1 1 ekanini hisobga olsak, a2 22 kelib chiqadi. Shunday a munosabatda 2 2 koordinatalar 2 sistemasini 2 (1.2.53) formuladan aniqlanuvchi 1 burchakka (bu yerda1 yangi Ox o’qning eski Ox o’qqa og’ish burchagi) burish bilan0, i , j reperdan shunday ,0, i , j reperga o’tish mumkinki, unga nisbatan (1.2.44) tenglama soddalashib, ushbu ko’rinishga ega bo’ladi: 2 2 1 x 2 y 2a1 0 x 2a2 0 y a0 0 0 . (1.2.55) Agar Ox o’qning burchak koeffitsienti uchun tg2 2 11 ni qabul a 12 qilinsa, u holda a1 12 , a2 2 1 ekanini aynan yuqoridagi kabi ko’rsatish mumkin. Shuni aytish lozimki, agar (1.2.44) tenglamada a1 2 0 bo’lsa, koordinatalar sistemasini burish bilan almashtirishga hojat qolmaydi. Endi 0, i , j reperdan shunday reperga o’tamizki, unga nisbatan chiziqning (64) tenglamasida birinchi darajali hadlar qatnashmasin. Bu ishni koordinatalar boshini ko’chirish bilan bajarish mumkin. (1.2.55) tenglamada1 ,2 koeffitsientlarning kamida biri noldan farqli, chunki agar12 0 bo’lsa, (1.2.55) tenglama birinchi darajali tenglamaga aylanar edi. Demak, bu yerda quyidagi uch hol bo’lishi mumkin: 1. 10,20120 Bu holda12 a1 1a2 2 a122 a1 1a2 2 a122 0 . (1.2.55) tenglamaning tomonidagi hadlarni x , y ga nisbatan to’liq kvadratga keltiramiz: 48 chap 1 x 2 a 2 a y 21 x 2 2 1 10 10 2 a 20 a2 a 2 20 10 a2 20 2 y 2 a0 0 0 , 2 2 2 1 bundan x 1 bu yerda a00 a0 0 a 2 10 1 Endi0, i , j a 2 10 1 a 2 2 20 y a0 0 2 0 , (1.2.56) a 2 20 . 2 ni u quyidagi formula bilan aniqlanadigan parallel ko’chirishni bajaraylik: X x Y y 1 , 10 (*) a 20 . 2 U holda yangi0 , i , j a reper hosil bo’lib, chiziqning tenglamasi soddalashadi: 1 X 22Y 2 a00 0. I 2. 1 02 0, a1 0 0 yoki2 01 0, a2 0 0. Bu hollardan birini ko’rsatish yetarli; chunki x y, y x Almashtirish yordamida ularning birini ikkinchisiga keltirish mumkin. Birinchi holni qaraymiz: 1 02 0 ni hisobga olib, (1.2.55) tenglamaning chap tomonidagi hadlarni y ga nisbatan to’liq kvadratga keltiramiz: 49 y2 2 a 2 a 2 20 y 2 20 a 2 a 00 0. 2a 2a 10 1 0 2 2a x 2 2 20 1 0 yoki y 2 a bunda a a 2 20 2a1 0 2 x 0, a a 2 00 2a 2a 20 belgilashni kiritdik. 10 2 10 Ushbu X x a. a 20 Y y 2 formulalar bo’yicha koordinatalar sistemasini almashtiramiz, ya’ni koordinatalar boshi 0 ni O a , a 20 nuqtaga ko’chira miz . U holda hos il bo’lgan 0 , i , j 2 reperga nisbatan chiziqning tenglamasi ushbu sodda ko’rinishni qabul qiladi: 2Y 2 2a1 0 X 0. II 3. 1 0, a1 0 0 yoki2 0, a2 0 0. Bu hollar ham bir-biriga o’xshash bo’lib, shuning uchun ularning birini qarash yetarli. Birinchi holni qaraymiz.1 0, a1 0 0 da (64) tenglama ushbu ko’rinishni oladi: 2 2 y 2a2 0 y a 00 0, (1.2.57) bu yerda2 0 bo’lgani uchun (1.2.57) ni quyidagicha yozish mumkin: 50 y2 2 2 a 2 a2 a 20 y 10 2 2 20 a 0 00 2 yoki a 2 y 20 2 a 0, 00 2 bunda a 2 a a 00 00 20 2 . X x Ushbu 2 Y y reperdan reperga a2 0 for mulalar bo’yi cha 0, i , j 0,i,j a o’tamiz, ya’ni koordinatalar boshi 0 ni 0 0, 20 nuqtaga ko’chira miz . Yangi 2 reperda chiziqning sodda tenglamasi hosil bo’ladi: 2Y 2 a00 0. 51 III II bob. Ikkinchi tartibli egri chiziq teglamasini soddalashtirish. 2.1-§. Ikkinchi tartibli egri chiziqning invariantlari. Faraz qilaylik bizga ikkinchi tartibli egri chiziq o’zining umumiy tenglamasi bilan berilgan bo’lsin. a1 1x2 2a1 2xy a2 2 y2 2a1 2x 2a2 3 y a3 3 0 (2.1.1) Quyidagi almashtirishni bajaraylik. x X cosY sin x0 , y X sin Y cos y0 . 52 (2.1.2) Bu almashtirish natijasija (2.1.1) chizig’imizni tenglamasi quyidagi ko’rinishni oladi. A x2 2a xy a y2 2a x 2a 11 12 22 y a 0 23 13 (2.1.3) 33 Umumiy holda almashtirish natijasida (2.1.1) chiziqning koeffitsentlari o’zgaradi. Ammo (2.1.1) chiziqning koeffitsentlari bog’liq bo’lgan shunday I (aij ) funktsiyani tuzish mumkinki, bu funktsiyaning qiymati almashtirish bajarilganidan so’ng hosil bo’lgan chiziq tenglamasidagi koeffitsentlardagi qiymati o’zgarmaydi, ya’ni I (aij ) I ( Aij ) . SHunday funktsiyalarga (2.1.1) chiziqning almashtirishga nisbatan invarianti deyiladi. Endi (2.1.1) chiziq tenglamasi uchun quyidagi almashtirishni bajaraylik, ya’ni (oxy) koordinatalar sistemasini koordinata boshi atrofida burchakka buramiz x xcos ysin (2.1.4) y xsin ycos. Natijada (2.1.1) chiziq tenglamasi yangi (ox y ) nisbatan quyidagi tenglamaga ega bo’lamiz. 2 a x 11 2 2a1 2x y a2 2 y 2a1 3x 2a2 3 y a koordinatalar sistemasiga 33 0 (2.1.5) bu yerda a a cos2 2a cos sin a sin 2 11 11 12 22 a a sincos a cos2 a sin 2 a sincos 12 11 12 2 22 12 2 a a1 1 sin 2a1 2 sincos a2 2 cos a1 3 a1 3 cos a2 3 sin (2.1.6) 22 53 a2 3a1 3 sin a2 3 cos a3 3 a3 3 Teorema: Berilgan (2.1.1) chiziq uchun shunday (ox y ) koordinatalar sistemasi mavjudki, bu sistemaga nisbatan (2.1.1) chiziq tenglamasida x va y o’zgaruvchilarni ko’paytmasi qatnashmaydi. Isbot: Haqiqatdan ham shunday burchak mavjudligini ko’rsatamiz. Buning uchun a1 2 0 tenglamani yechamiz. a a 12 cos2 a sin 2 a sincos 0 sincos a 11 12 12 22 yoki a a 11 22 sin 2 a cos 2 0 12 2 bundan esa quyidagiga ega bo’lamiz. a a Ctg 2 11 22 (2.1.7) 2 a 12 Bu hosil bo’lgan (2.1.7) tenglama a1 1, a2 2 va a1 2 lar har qanday son bo’lganda ham yechimga ega bo’lganligi uchun a1 2 0 shartni qanoatlantiruvchi burchakni mavjudligi kelib chiqadi. Agar (ox) va (oy) o’qlarni yo’nalishini a1 2 0 tenglama yechimi bo’yicha tanlasak (2.1.5) chiziq tenglamasidagi koeffitsentlarni hisoblash biroz yengillashadi, ya’ni a1 2(a1 1 cos a1 2 sin) sin (a2 1 cos a2 2 sin) cos 0 54 yoki a11 cos a12 sin a21 cos a22 sin cos sin (2.1.8) Bu (2.1.8) tenglamani quyidagicha yozishimiz mumkin. ) cos a sin 0 (a 11 (2.1.9) 12 a2 1 cos (a2 2) sin 0 Hosil bo’lgan bu (2.1.9) sistema birgalikda bo’lishi uchun quyidagi shart bajarilishi kerak a1 1 a 21 a 12 a2 2 0 yoki 2 (a1 1 a2 2) a1 1a2 2 a122 0 (2.1.10) Bu (2.1.10) tenglama (2.1.1) chiziqning xarakteristik tenglamasi deyiladi. Xarakteristik tenglamani ildizlarini1 va2 deb belgilasak. (2.1.9) sistemani yechimlari bo’lmish tg1 va tg2 larga (2.1.1) chiziqni bosh yo’nalishlari deyiladi. a tg1 1 1 1 a a va tg2 2 a1 1 21 a 12 1 a 22 a 21 (2.1.11) a 12 2 22 Isbot qilish mumkin tg1tg21 Agar (ox ) o’q yo’nalishini tg1 bo’yicha, (oy ) o’q yo’nalishini tg2 bo’yicha tanlasak a1 2 0 bo’lib a1 11 ga a2 22 ga teng bo’ladi. Haqiqatdan ham 1 (2.1.10) tenglamani ildizi bo’lsin, u holda quyidagilarga ega bo’lamiz. a1 1 cos a1 2 sin1 cos, a2 1 cos a2 2 sin1 sin. 55 (2.1.12) Bu ifodalarni a1 2 ga olib borib qo’yamiz a1 21 cos sin1 cos sin 0 a (a cos a 11 11 1 sin ) sin cos2 sin 2 sin ) cos (a cos a 12 1 21 1 1 22 1 1 1 1 1 1 1 a1 22 tengligini ko’rsatish mumkin. Ikkinchi tomondan (2.1.6) dan a1 1 a2 2 a1 1 a2 2 ekanligini ko’rishimiz mumkin, bunda esa12 a1 1 a2 2 ekanligi kelib chiqadi. Natijada (2.1.1) chiziq tenglamasi quyidagi ko’rinishga ega bo’ladi. 2 2 1x 2 y a 2a1 3x 2a2 3 y 33 0 a1 1 hisoblangandan so’ng Bosh yo’nalish tg1 1 (2.1.13) a 12 tg1 1 sin1 1 tg 21 , cos1 1 tg 21 larni hisoblab topamiz, so’ngra (2.1.6) dagi a1 3 va a2 3 koeffitsentlar topiladi. Endi ikkinchi tartibli egri chiziqning invariantlarini topishda asosiy rol o’ynaydigan quyidagi teoremani keltiramiz. Buning uchun quyidagi tushunchalar kerak bo’ladi, ya’ni bizga ikki o’zgaruvchiga bog’liq bo’lgan kvadratik forma berilgan bo’lib Ô (x, y) a1 1x2 2a1 2xy a2 2 y2 uning matritsasi a A 11 a 12 a a 21 bo’lsin. 56 22 (2.1.14) Quyidagi chiziqli almashtirishni bajaraylik x b1 1x b1 2 y (2.1.15) y b2 1x b2 2 y bu almashtirishni matritsasi b B 1 1 b 1 2 b b 21 22 bo’lsin. Teorema: Agar (2.1.14) kvadratik forma uchun (2.1.15) chiziqli almashtirish bajarilgan bo’lsa, u holda hosil bo’lgan yangi kvadratik forma matritsasini determinanti, berilgan kvadratik forma matritsasi determinantini almashtirish matritsasi determinantini kvadratiga yo’naltirilganiga teng bo’ladi, ya’ni a1 1 a1 2 a2 1 a2 2 a a b b 2 1 1 1 2 1 1 1 2 a a b b 21 22 21 2 2 (2.1.16) Yuqoridagi teoremaga ko’ra (2.1.1) ni burishga nisbatan invariantlarni topamiz. Quyidagi almashtirishni bajaraylik x xcos ysin u holda quyidagilarga ega bo’lamiz a1 1x2 2a1 2xy a2 2 y2 a1 1x2 2a1 2xy a2 2 y2 (2.1.17) ikkinchi tomondan x2 y2 x2 y2 57 (2.1.18) Bu (2.1.17) va (2.1.18) lardan har qanday haqiqiy son uchun quyidagi tenglik o’rinli bo’ladi. a1 1x2 2a1 2xy a2 2 y2(x2 y2 ) a1 1x2 2a1 2xy a2 2 y2(x2 y2 ) yoki 2 (a1 1)x 2a1 2xy (a2 2 ) y (a1 1 )x 2a1 2x y (a2 2 ) y 2 2 2 (2.1.19) Yuqorida keltirilgan teoremaga ko’ra quyidagini yozishimiz mumkin. a 12 a1 1 a1 2 a1 1 cos sin 2 a a a a2 2 sin cos 21 21 22 Hosil bo’lgan determinantlarni hisoblaymiz. 2 (a a ) a a a 2 2 (a a ) a a 11 22 11 22 12 11 22 11 22 a2 12 Bu tenglikdan quyidagilarga ega bo’lamiz. I1 a1 1 a2 2 a1 1 a2 2 a I a1 1 a1 2 1 1 2 a2 1 a2 2 a2 1 a 12 a 22 Invariantni ta’rifiga ko’ra I1 va I2 lar (2.1.1) chiziqni burishga nisbatan invariantlari bo’ladi. Berilgan (2.1.1) chiziqni burishga nisbatan boshqa invariantlarini topish uchun uch o’zgaruvchiga bog’liq bo’lgan quyidagi kvadratik formani qaraymiz. Ô(x, y, t) a1 1x2 2a1 2xy a2 2 y2 2a1 3xt 2a2 3 yt a3 3t Quyidagi almashtirishni bajaraylik 58 2 (2.1.20) x xcos ysin y xsin ycos t t (2.1.21) Natijada yangi kvadratik formaga ega bo’lamiz Ô (x, y, t) a1 1x2 2a1 2xy a2 2 y2 2a1 3xt 2a2 3 yt a3 3t2 x2 y2 x2 y2 Yuqoridagidek mulohazalardan so’ng quyidagiga ega bo’lamiz. (a1 1)x2 2a1 2xy (a2 2) y2 2a1 3xt 2a2 3 yt a3 3t 2 (a1 1)x2 2a1 2xy (a2 2) y2 2a1 3xt 2a2 3 yt a3 3t2 yoki a1 1 a2 1 a3 1 a a a a11 a1 2 a cos sin 0 2 12 13 a1 2 a1 3 a1 1 a2 2 a2 3 a2 1 a2 2 a2 3 sin cos 0 a a a 0 0 1 a3 2 a3 3 31 32 33 Determinantlarni hisoblaymiz a a 11 13 a 2 33 a2 33 a 11 a 31 13 a 33 a 2 3 a 32 33 a3 1 a3 2 a3 3 a 21 22 a a a1 3 22 a 33 a a 31 a 23 a a 11 12 13 a a a 2 2 a 2 3 a a a 21 22 23 32 3 3 a a a 31 32 bu yerdan a1 1 a1 2 a1 3 a a a 1 1 1 2 1 3 I3 a2 1 a2 2 a2 3 a a a , 2 1 2 2 2 3 a3 1 a3 2 a3 3 a a a 31 59 32 33 33 K1 a1 1 a1 3 a3 1 a3 3 a a a a a a 11 13 22 23 , a3 2 a3 3 a a a a 31 33 32 3 3 2 2 2 3 K2 a3 3 a3 3 larga ega bo’lamiz. Shunday qilib (2.1.1) chiziqning burishga nisbatan invariantlari I1 , I2 , I3 , K1 , K2 lar bo’lar ekan. Endi (2.1.1) chiziqning parallel ko’chirishga nisbatan invariantlarini topamiz. Buning uchun quyidagi parallel ko’chirishni bajaraylik x X x0 (2.1.22) y Y y0 natijada (2.1.1) chiziq tenglamasi quyidagi ko’rinishga ega bo’ladi. a1 1( X x0 )2 2a1 2(x0 X )( y0Y ) a2 2(Y y0 )2 2a1 3(x0 X ) 2a2 3( y0Y ) a3 3 0 yoki 2 a1 1X 2a1 2 XY a2 2Y 2a1 3X 2a2 3Y a3 3 0 2 (2.1.23) bu yerda a11 a1 1, a12 a1 2, a22 a2 2 , a13 a1 1x0 a1 2 y0 a1 3, a a x a y a , a a x2 2a x y a y 2 2a x 2a y 23 21 0 22 0 23 33 11 0 12 0 0 22 0 13 0 23 a 0 (2.1.24) 33 Hosil bo’lgan (2.1.24) ifodalardan ko’rinadiki a1 1, a1 2, a2 2 koeffitsentlar (2.1.1) chiziqning parallel ko’chirishga nisbatan invariantlari bo’lar ekan. Boshqa invariantlarini topish uchun uch o’zgaruvchiga kvadratik formani qaraymiz. Ô(x, y t) a1 1x2 2a1 2xy a2 2 y2 2a1 3xt 2a2 3 yt a3 3t 2 Quyidagi almashtirishni bajaramiz 60 x X x0T , y Y y0T , Natijada quyidagi kvadratik formaga ega bo’lamiz. Ô( X ,Y ,T ) aX 2 2aXY a Y 2 2aXT 2a YT a T 2 11 12 22 13 23 33 Bizga ma’lum teoremaga ko’ra quyidagi tenglikni yozishimiz mumkin. a11 a12 a21 a22 a31 a32 a13 a23 a33 a a a 1 11 12 13 a a a 0 21 22 23 a a a 31 32 0 x0 1 y0 0 0 1 2 33 yoki a11 a12 a13 a 11 I3 a21 a22 a23 a2 1 a31 a32 a33 a 31 a a a 12 22 32 a a a 13 23 33 Shunday qilib (2.1.1) chiziqning parallel ko’chirishga nisbatan invariantlari a1 1, a1 2, a2 2 , I3 - lar bo’lar ekan. 2.2-§. Invariantlar yordamida ikkinchi tartibli egri chiziq tenglamasini soddalashtirish. Bizga ma’lumki (2.1.1) ikkinchi tartibli egri chizig’imiz quyidagi uchta tipga ajralar edi. I. 1 X 22Y 2 a33 0 , agarda1 0,2 0 ; II. 2Y 2 2a1 3X 0 , agarda1 0, a1 3 0 ; 61 III. 2Y 2 a33 0 , agarda1 0, a1 3 0. Bu hosil bo’lgan ikkinchi tartibli egri chiziq tenglamasidagi koeffitsentlarni invariantlar orqali ifodalaymiz. Buning uchun xarakteristik tenglamani olib uning ildizlarini invariantlar orqali ifodalaymiz 2I1I20 (2.2.1) Harakteristik tenglama ildizlari invariantlar orqali ifodalanganligi uchun ular chiziqli almashtirishga nisbatan invariant bo’ladi. a) ikkinchi tartibli egri chiziq I tipga tegishli bo’lsin 1 X 22Y 2 a33 0 Viet teoremasiga ko’ra I212 Qaralayotgan chizig’imiz I tipga tegishli bo’lganligi uchun1 0,2 0 bo’ladi, bundan esa I2 0 ekanligi kelib chiqadi. Demak (2.1.1) chiziq I tipga tegishli bo’lishining zaruriy va yetarli sharti I2 0 ekan. Endi I3 invariantni hisoblaymiz. a a a 1 0 1 1 1 2 1 3 I3 a a a 0 2 2 1 2 2 2 3 0 0 a a a 31 32 0 0 12 a33 I2 a33 a33 33 yoki a33 I3 . I2 Bundan esa (2.1.1) chiziq I tipga tegishli bo’lsa uning tenglamasi quyidagi ko’rinishda bo’lishligi kelib chiqadi. 62 X 2 Y2 I 3 0 1 2 I (2.2.2) 2 b) Faraz qilaylik (2.1.1) chizig’imiz II tipga tegishli bo’lsin. 2Y 2 2a1 3X 0 Ikkinchi tip uchun1 0, 2 0 va a1 3 0 bo’lganligi uchun I2 0 bo’ladi, a I3 quyidagiga teng bo’ladi. 0 0 a1 3 2 I3 0 2 0 a1 32 0. 0 a1 3 0 Demak (2.1.1) chizig’imiz II tipga tegishli bo’lishining zaruriy va yetarli sharti I2 0, I3 0 bo’lishi ekan. Ikkinchi tomondan: I112 2, a1 3 I 3 I bo’lganligi uchun, II tip 1 tenglamani invariantlar orqali ifodasi quyidagicha bo’ladi. I1Y22 I3 X0 I (2.2.3) 1 v) Faraz qilaylik (2.1.1) chizig’imiz III tipga tegishli bo’lsin, ya’ni 10, a1 3 0 (2.1.1) chiziqning III tipga tegishli bo’lishining zaruriy va yetarli sharti quyidagicha bo’ladi. I2 0 va I3 0 . K1 -invariantni III tip uchun hisoblaymiz 63 K 0 0 1 a33 0 2 0 0 a33 2a33 , I , a K1 1 2 33 I1 Bundan esa III tip chiziq tenglamasi invariantlar orqali quyidagicha ifodalanishi kelib chiqadi. I1Y2 K1 0 (2.2.4) I 1 1 – misol: Quyidagi ikkinchi tartibli egri chiziq tenglamasi soddalashtirilsin: x2 8xy 7 y2 2x 8y 8 0 Yechish: Harakteristik tenglamani tuzamiz: 1) (1 7)17 42 0 2 89 0, 9,1. 2 1 2 2) Bosh yo’nalishlarni topamiz tg1 1 a1 1 91 2, a 4 12 sin1 tg1 1 tg 21 cos 1 1 2 1 4 1 tg 21 2 5 1 1 4 5 1 3) Endi (2.1.6) ifodadagi koeffitsentlarni hisoblaymiz a1 11 9, a1 2 0, a2 221; 64 a1 2 a1 1 cos1 a2 2 sin1 1 8 9 ; 5 5 5 a2 3 a1 3 sin1 a2 3 cos1 2 4 2 ; 5 5 5 a3 3 a3 38 4) Berilgan chiziq tenglamasi yangi koordinatalar sistemasiga nisbatan quyidagi ko’rinishga ega bo’ladi 9x2 y2 2 9 2 x 2 y 8 0 5 5 2-misol: Quyidagi ikkinchi tartibli egri chiziq tenglamasi sodda holga keltirilsin. 6xy 8y212x 26y11 0 Yechish: a) Bu chiziq tenglamasini invariantlar orqali soddalashtiramiz. SHu maqsadda invariantlarni hisoblaymiz: 0 3 a a 11 12 3 8 I2 a a I1 a1 1 a2 2 0 8 8, 21 a a a 11 12 13 I3 a a a 21 22 23 a a a 31 32 9 22 0 3 6 3 813 13181318 368911 81 613 11 33 b) Ikkinchi invariant I2 0 bo’lganligi uchun berilgan chizig’imiz I tipga tegishli bo’ladi. v) Xarakteristik tenglamani ildizlarini topamiz 65 2I1I20 2890,19,21. Bu topilgan qiymatlarni I tip tenglamaga olib borib quyamiz 1X22Y2 I3 0 I2 9X2Y2 8190 9X2Y290 yoki X2 1 Y 1 2 9 Tenglamadan ko’rinib turibdiki, berilgan chizig’imiz giperboladan iborat ekan. 3 – misol: Quyidagi ikkinchi tartibli egri chiziq tenglamasi soddalashtirilsin. x2 2xy y2 6x 2 y 9 0 Yechish: a) Berilgan chiziq tenglamasi uchun invariantlarni hisoblaymiz. a a 11 12 I2 a a I1 a1 1 a2 211 2, 21 a a a 1 1 1 2 1 3 I3 a a a 2 1 2 2 2 3 a a a 31 32 11 1 1 11 0; 22 1 1 3 1 11 93391916. 3 1 9 33 66 b) I2 0, I3 0 bo’lganligi uchun berilgan ikkinchi tartibli egri chizig’imiz II tipga tegishli bo’ladi. Uning tenglamasini yozamiz. I I1Y22 3X0 I1 2Y22 16 X0 2 yoki Y 2 2 2 X0 bo’lib, bu chiziq paraboladan iborat bo’ladi. 4 – misol: Quyidagi ikkinchi tartibli egri chiziq tenglamasi soddalashtirilsin. x2 4xy 4 y2 6x12y 5 0 . Yechish: a) Berilgan ikkinchi tartibli egri chiziqni invariantlarini hisoblaymiz. a a 11 12 I2 a a I1 a1 1 a2 21 4 5, 21 a a a 1 1 1 2 1 3 I3 a a a 2 1 2 2 2 3 a a a 31 32 1 2 440; 2 4 22 1 2 3 2 4 6 203636363620 0. 3 6 5 33 b) Ikkinchi va uchinchi invariantlar I2 0, I3 0 bo’lganligi uchun berilgan chizig’imiz III tipga tegishli bo’ladi. Endi K1 invariantni hisoblaymiz K1 a a a a 1 11 13 22 23 3 a a a a 31 33 32 3 3 3 4 6 59203670 65 5 v) Uchinchi tip tenglamani yozamiz I1Y2 K1 0 , 5Y2 70 0 yoki Y 214 0 I 1 5 5 67 Tenglamadan ko’rinib turibdiki berilgan chizig’imiz o’zaro parallel to’g’ri chiziqlardan iborat bo’lar ekan. XULOSA. Ushbu bitiruv malakaviy ishi ikkita bobdan va to’rtta paragrafdan iborat.Birinchi bobni birinchi paragrafida chiziq haqida ma’lumotlar keltirilgan.Ikkinchi paragrafida esa ikkinchi tartibli egri chiziq tenglamalariga to’xtalib o’tilgan va ularni kanonik tenglamalari keltirib chiqarilgan. Ikkinchi bob asosan ikkinchi tartibli egri chiziq tenglamalarini soddalashtirishga bag’ishlangan bo’lib, birinchi paragrafida ikkinchi tartibli egri chiziqni invariantlari o’rganilgan.Ikkinchi paragrafida esa ikkinchi tartibli egri chiziq tenglamalari invariantlar yordamida soddalashtirilib,ularni tiplarga ajratilgan.Har bir paragrafga doir misollar keltirilib,ularni yechish usullari ko’rsatilgan. 68 FOYDALANILGAN ADABIYOTLAR. 1.И.А.Каримов. Баркамол авлод - Ўзбекистон тараққиётининг пойдевори. Тошкент:-1998 й. 2. Ўзбекистон Республикасининг Кадрлар тайёрлаш миллий дастури. Тошкент: 1997. 3. Н.Д.Дадажонов,М.Ш.Жўраева.Геометрия 1-қисм. Тошкент, ”Ўқитувчи”,1996-йил. 4.Т. А. Азларов, Математикадан қўлланма. 1 қисм .Ўқитувчи нашриёти Тошкент -1979 5. П.С.Александров. Лекции по аналитической геометри. Москва,”Наука”,1968-год. 6. С. И. Гелъфонд ва бошқалар. Элементар математика масалалари. Ўқитувчи нашриёти, Тошкент – 1970 7.И.Я.Бакельман.Аналитик геометрия ва чизиқли алгебра.Тошкент,”Ўқитувчи” ,1978-йил. 8. www.ziyonet.uz. 9. www.mathedu.ru 10.www.mccme.ru 69 70