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Le coniche: circonferenza, parabola, ellisse e iperbole

Tagliando un doppio cono con un piano si ottiene una circonferenza, un'ellisse, una parabola o un'iperbole; un taglio che passa per il vertice dà un punto, una retta o due rette (coniche degeneri). Circonferenza: (x − h)² + (y − k)² = r². Parabola y² = 4ax: fuoco (a, 0), direttrice x = −a, latus rectum 4a, e = 1. Ellisse x²/a² + y²/b² = 1 (a > b): c² = a² − b², fuochi (±c, 0), e = c/a < 1, latus rectum 2b²/a, PF₁ + PF₂ = 2a. Iperbole x²/a² − y²/b² = 1: c² = a² + b², e = c/a > 1, latus rectum 2b²/a, |PF₁ − PF₂| = 2a.

🎬 Storia passo dopo passo

  1. Prendi due coni gelato uniti punta contro punta. Tagliali con un foglio piatto. Un taglio dritto dà una circonferenza, un taglio inclinato un'ellisse, un taglio parallelo al lato una parabola, un taglio ripido un'iperbole. Taglia per la punta: ottieni un punto, una retta o due rette.
  2. Una circonferenza è l'insieme dei punti alla stessa distanza r da un centro (h, k). La sua equazione è (x − h)² + (y − k)² = r². Da x² + y² − 2x − 4y − 4 = 0 troviamo centro (1, 2) e raggio 3.
  3. Una parabola: ogni punto è alla stessa distanza da un punto fisso (il fuoco) e da una retta fissa (la direttrice). Per y² = 4ax, il fuoco è (a, 0) e la direttrice è x = −a.
  4. Un'ellisse: per ogni punto, la somma delle distanze dai due fuochi è sempre lo stesso numero 2a. Equazione x²/a² + y²/b² = 1 con c² = a² − b².
  5. Un'iperbole: per ogni punto, la differenza delle distanze dai due fuochi è sempre lo stesso numero 2a. Equazione x²/a² − y²/b² = 1 con c² = a² + b².
  6. Gioco libero: scegli una curva e cambia a e b, oppure inclina il piano che taglia il cono. Osserva i fuochi, e e il latus rectum.

Suggerimento: trascina la scena 3D per ruotarla. Usa due dita per zoomare.

🤔 Dubbi comuni, chiariti

Perché la circonferenza è una conica?

Quando il piano che taglia è perpendicolare all'asse del cono, ogni punto del taglio è alla stessa distanza dall'asse. Questa è una circonferenza.

Che cos'è esattamente una conica degenere?

Il piano passa per il vertice, quindi la curva si riduce a un punto, a una retta o a due rette.

Come capisco se x² + y² + 2gx + 2fy + c = 0 è davvero una circonferenza?

Calcola g² + f² − c. Se è positivo hai una circonferenza reale; se è zero hai solo un punto; se è negativo non c'è nessuna circonferenza reale.

Perché il latus rectum di y² = 4ax vale 4a?

Poni x = a: y² = 4a², quindi y = ±2a. La corda va da −2a a 2a, lunga 4a.

In un'ellisse, come capisco se l'asse maggiore è lungo x o y?

Guarda i denominatori. Quello più grande sta sotto x² se l'asse maggiore è orizzontale, sotto y² se è verticale.

L'iperbole è formata da due parabole?

No. I suoi rami si avvicinano a rette (gli asintoti) e ha e > 1. Una parabola non ha asintoti e ha e = 1.

Le sezioni di un cono

Un doppio cono si ottiene facendo ruotare una retta inclinata (la generatrice) attorno a un asse fisso. Le due metà si chiamano falde. Taglialo con un piano che non passa per la punta (il vertice):

Le coniche degeneri

Se il piano passa per il vertice, il taglio si "schiaccia" in una forma più semplice:

Circonferenza

Una circonferenza è l'insieme di tutti i punti a distanza fissa r (raggio) da un punto fisso C(h, k) (centro). Con la formula della distanza: (x − h)² + (y − k)² = r². Con il centro nell'origine: x² + y² = r².

Forma generale: x² + y² + 2gx + 2fy + c = 0, con centro (−g, −f) e raggio √(g² + f² − c). Per trovarli si completano i quadrati.

Parabola

Una parabola è l'insieme dei punti equidistanti da un punto fisso (fuoco) e da una retta fissa (direttrice). La retta per il fuoco perpendicolare alla direttrice è l'asse; il punto a metà strada è il vertice.

EquazioneFuocoDirettriceSi apre verso
y² = 4ax(a, 0)x = −adestra
y² = −4ax(−a, 0)x = asinistra
x² = 4ay(0, a)y = −al'alto
x² = −4ay(0, −a)y = ail basso

Il latus rectum è la corda che passa per il fuoco ed è perpendicolare all'asse. La sua lunghezza è 4a.

Ellisse

Un'ellisse è l'insieme dei punti la cui somma delle distanze da due punti fissi (fuochi) è una costante 2a. Con il centro nell'origine e i fuochi sull'asse x: x²/a² + y²/b² = 1, a > b, e c² = a² − b².

Iperbole

Un'iperbole è l'insieme dei punti la cui differenza delle distanze da due fuochi è una costante 2a. Forma standard: x²/a² − y²/b² = 1, con c² = a² + b².

Formule e definizioni chiave

Esempi svolti

1. Trova l'equazione della circonferenza di centro (−2, 3) e raggio 4.

Passo 1: (x + 2)² + (y − 3)² = 16. Passo 2: x² + 4x + 4 + y² − 6y + 9 = 16. Passo 3: x² + y² + 4x − 6y − 3 = 0.

2. Trova centro e raggio di x² + y² + 8x − 10y − 8 = 0.

Passo 1: (x² + 8x + 16) + (y² − 10y + 25) = 8 + 16 + 25. Passo 2: (x + 4)² + (y − 5)² = 49. Passo 3: centro (−4, 5), raggio 7.

3. Trova fuoco, direttrice e latus rectum di y² = 12x.

Passo 1: 4a = 12, quindi a = 3. Passo 2: fuoco (3, 0), direttrice x = −3. Passo 3: latus rectum = 4a = 12.

4. Trova fuoco e direttrice di x² = −16y.

Passo 1: forma x² = −4ay con 4a = 16, a = 4. Passo 2: si apre verso il basso: fuoco (0, −4). Passo 3: direttrice y = 4.

5. Trova la parabola con vertice nell'origine, asse lungo l'asse x, passante per (2, 3).

Passo 1: forma y² = 4ax (il punto ha x > 0). Passo 2: 9 = 4a × 2 → 4a = 9/2. Passo 3: y² = 9x/2, cioè 2y² = 9x.

6. Per x²/25 + y²/9 = 1, trova fuochi, eccentricità e latus rectum.

Passo 1: a = 5, b = 3. Passo 2: c = √(25 − 9) = 4 → fuochi (±4, 0). Passo 3: e = 4/5; latus rectum = 2 × 9/5 = 18/5.

7. Trova l'ellisse con vertici (±13, 0) e fuochi (±5, 0).

Passo 1: a = 13, c = 5. Passo 2: b² = a² − c² = 169 − 25 = 144. Passo 3: x²/169 + y²/144 = 1.

8. Per 9y² − 4x² = 36, trova i fuochi e l'eccentricità.

Passo 1: dividi per 36: y²/4 − x²/9 = 1, asse lungo y. Passo 2: a = 2, b = 3, c = √(4 + 9) = √13. Passo 3: fuochi (0, ±√13), e = √13/2.

9. Trova l'iperbole con fuochi (±5, 0) e asse trasverso 8.

Passo 1: 2a = 8 → a = 4; c = 5. Passo 2: b² = c² − a² = 25 − 16 = 9. Passo 3: x²/16 − y²/9 = 1.

Errori comuni

Quiz di allenamento

1. Un piano parallelo a una generatrice del cono (non passante per il vertice) dà una
2. Il raggio di x² + y² − 6x = 0 è
3. Il fuoco di y² = 8x è
4. L'eccentricità di un'ellisse è sempre
5. Per x²/9 − y²/16 = 1, c vale

Esercizi: rispondi da solo

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Domande frequenti

Che cosa sono le coniche?

Sono le curve che si ottengono tagliando un doppio cono con un piano: circonferenza, ellisse, parabola e iperbole, più i casi degeneri.

Che cos'è il latus rectum di una parabola?

La corda che passa per il fuoco ed è perpendicolare all'asse. Per y² = 4ax la sua lunghezza è 4a.

Qual è la differenza tra un'ellisse e un'iperbole?

Ellisse: la somma delle distanze dai fuochi è 2a, c² = a² − b², e < 1. Iperbole: la differenza è 2a, c² = a² + b², e > 1.

Dove si studia

ItalySecondaria di secondo grado – classe 3ªGeometry
ItalySecondaria di secondo grado – classe 3ªGeometry
ItalySecondaria di secondo grado – classe 3ªGeometry
ItalySecondaria di secondo grado – classe 4ªGeometry
ItalySecondaria di secondo grado – classe 4ªGeometry
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NetherlandsVWO 5Geometry
PolandLiceum ogólnokształcące, klasa IIIAnalytic geometry in the plane
Spain2º BachilleratoGeometric foundations
Spain2º BachilleratoGeometry, art and environment
CBSE (India)Class 11Coordinate Geometry
CBSE (India)Class 11Coordinate Geometry
England (GCSE, A level)Year 12C Coordinate geometry in the (x, y) plane
USA (Common Core, NGSS, AP)Grade 10Connecting algebra and geometry through coordinates
USA (Common Core, NGSS, AP)Grade 10Circles with and without coordinates
USA (Common Core, NGSS, AP)Grade 10Circles with and without coordinates
USA (Common Core, NGSS, AP)Grade 12Functions Involving Parameters, Vectors, and Matrices
USA (Common Core, NGSS, AP)Grade 12Conic sections
Japan高校3年Curves and the complex plane
South Korea고등학교 1학년Equations of figures
South Korea고등학교 1학년Equations of figures
South Korea고등학교 2학년Conic sections
South Korea고등학교 3학년Conic sections
FranceTerminaleMathematics (2019 programme)
China高二Ch.2 Lines and circles
China高二Ch.3 Conic sections

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