Geometría Analítica - Aprende Matemáticas

Profr. Efraín Soto Apolinar.
Ecuación ordinaria de la hipérbola
Empezamos estudiando la ecuación de la hipérbola con centro en el origen, que es la ecuación
que se deduce anteriormente.
Ahora vamos a utilizarla para calcular ecuaciones de hipérbolas para las cuales se conocen ciertos
datos.
Hipérbola con centro en el origen
Como en las cónicas que ya hemos estudiado, el problema de calcular la ecuación de la hipérbola
se centra en el cálculo de los coeficientes a, b y c que caracterizan de manera única a la hipérbola.
Siempre debes observar si la hipérbola es horizontal o vertical. Recuerda que las coordenadas de
cada elemento de la misma cambian.
Calcula la ecuación de la hipérbola que tiene su centro en el origen, uno de sus focos está en el
punto F (5, 0) y la longitud de su eje transverso es de 6 unidades.
• A partir de la definición de eje transverso, podemos deducir que, para esta hipérbola, a = 3.
• También, dado que el foco está en F (c, 0), la hipérbola es horizontal y c = 5.
• Usando la relación: c2 = a2 + b2 , podemos fácilmente calcular el valor de b:
p
√
√
b = c2 − a2 = 25 − 9 = 16 = 4
• Y a partir de estos valores podemos calcular los demás elementos asociados a la hipérbola:
Vértices: V (3, 0), V 0 (−3, 0).
Focos: F (5, 0), F 0 (−5, 0).
Long. eje conjugado: 2 b = 8.
4
4
Asíntotas: y = − x, y = − x.
3
3
c
5
Excentricidad: e = = .
a
3
2
2
x
y
Ecuación:
−
= 1.
9
16
• La gráfica de esta hipérbola es la siguiente:
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Ejemplo 1
Profr. Efraín Soto Apolinar.
y
5
4
3
F 0 (0, −5) V 0 (0, −3)
V (0, 3)
4
3
3
4
5
6
x
4
x
−3
3
y=
2
−
−2
1
y=
x
−6 −5 −4 −3 −2 −1 O
−1
F (0, 5)
−4
−5
Ejemplo 2
Calcula la ecuación de la hipérbola que tiene su centro en el origen con excentricidad e = 2.6 y
uno de sus vértices está en el punto V (0, 5).
• A partir de la coordenada del vértice sabemos que la hipérbola es vertical y que a = 5.
• Usando este valor de a y sabiendo que e = c/a, podemos calcular el valor de c:
2.6 =
c
5
⇒
c = (5)(2.6) = 13
• Y a partir de estos valores de a y c podemos calcular el valor de b:
p
p
√
√
b = c2 − a2 = 132 − 52 = 169 − 25 = 144 = 12
• Y ahora podemos enlistar todos los elementos de esta hipérbola:
Vértices: V (0, 5), V 0 (0, −5).
Focos: F (0, 12), F 0 (0, −12).
Long. eje transverso: 26
Long. eje conjugado: 24
5
a
Asíntotas: y = x =
x,
b
12
a
5
y = − x = − x.
b
12
x2
y2
Ecuación: − +
= 1.
25 144
• Ejercicio: elaborar un bosquejo de la gráfica de esta hipérbola.
Ejemplo 3
Calcula la ecuación de la hipérbola con centro en el origen y vértice en el punto V (4, 0) y foco
en F (5, 0).
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Profr. Efraín Soto Apolinar.
• Si graficas los puntos dados en el texto del problema te darás cuenta que se trata de una
hipérbola horizontal.
• También, de la información dada, tenemos: a = 4 y c = 5.
• A partir de estos datos podemos calcular b:
p
√
√
b = c2 − a2 = 25 − 16 = 9 = 3
• Ahora podemos enlistar todos los elementos de la hipérbola:
Vértices: V (0, 4), V 0 (0, −4).
Focos: F (0, 5), F 0 (0, −5).
Long. eje transverso: 8
Long. eje conjugado: 6
Asíntotas: y =
3
3
x, y = − x.
4
4
x2
y2
−
= 1.
16
9
Ecuación:
• La gráfica de esta hipérbola es la siguiente:
y
4
3
2
1
F0
−6
−5
V0
−4
V
−3
3
y=
−2
4
−1
O
−1
1
x
2
3
y=
−2
F
4
−
4
3
5
6
x
x
−3
−4
Para cada uno de los siguientes ejemplos se te quedará como ejercicio graficar la hipérbola de
cada problema.
Se sugiere que leas el texto del problema y tú empieces a graficar los datos del problema en una
hoja de tu cuaderno y trates de calcular los parámetros a, b y c que caracterizan a la cónica.
Calcula la ecuación de la hipérbola cuyos focos están en los puntos F (10, 0) y F 0 (−10, 0) y tiene
uno de sus vértices en el punto V (6, 0).
• A partir de los datos dados en el texto del problema podemos calcular c:
2 c = Distancia entre los focos
⇒
c = 10
• Y dado que el centro de la elipse está en el origen, y V (6, 0), se sigue que a = 6.
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Ejemplo 4
Profr. Efraín Soto Apolinar.
• A partir de estos valores podemos calcular b:
p
√
√
b = c2 − a2 = 100 − 36 = 64 = 8
• Ahora que conocemos los tres valores de los parámetros, podemos calcular todos los elementos de la hipérbola:
Vértices: V (6, 0), V 0 (−6, 0).
Focos: F (10, 0), F 0 (−10, 0).
Long. eje transverso: 12
Long. eje conjugado: 16
Ejemplo 5
Asíntotas: y =
Ecuación:
4
4
x, y = − x.
5
5
x2
y2
−
= 1.
36 36
Calcula la ecuación de la hipérbola con centro en el origen que tiene uno de sus focos en el
punto F (0, 3) y su excentricidad es e = 1.5
• Sabiendo que el centro de la hipérbola y que uno de sus focos es F (0, 3) notamos que se
trata de una hipérbola vertical y que c = 3.
• Por otra parte,
e=
3
3
c
= =
a
a
2
⇒
• Entonces,
b=
p
c2 − a2 =
√
a = 2.
9−4 =
√
5
• Y los elementos de la hipérbola son:
Vértices: V (0, 2), V 0 (0, −2).
Focos: F (0, 3), F 0 (0, −3).
Long. eje transverso: 4
Long. eje conjugado: 2
√
5
√
√
5
5
Asíntotas: y =
x, y = −
x.
2
2
Ecuación: −
x2
y2
+
= 1.
4
5
Créditos
Albert
Einstein
Todo debe hacerse tan simple como sea posible, pero no más.
Este material se extrajo del libro Matemáticas I escrito por Efraín Soto Apolinar. La idea es compartir estos trucos para que más gente se enamore de las matemáticas, de ser posible, mucho más
que el autor.
Autor: Efraín Soto Apolinar.
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Profr. Efraín Soto Apolinar.
Edición: Efraín Soto Apolinar.
Composición tipográfica: Efraín Soto Apolinar.
Diseño de figuras: Efraín Soto Apolinar.
Productor general: Efraín Soto Apolinar.
Año de edición: 2010
Año de publicación: Pendiente.
Última revisión: 31 de julio de 2010.
Derechos de autor: Todos los derechos reservados a favor de Efraín Soto Apolinar. México. 2010.
Espero que estos trucos se distribuyan entre profesores de matemáticas de todos los niveles y sean
divulgados entre otros profesores y sus alumnos.
Este material es de distribución gratuita.
Profesor, agradezco sus comentarios y sugerencias a la cuenta de correo electrónico:
[email protected]
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