Giải Toán 10 Bài 6 (Cánh diều): Ba đường conic
Với giải bài tập Toán lớp 10 Bài 6: Ba đường conic sách Cánh diều hay nhất, chi tiết giúp học sinh dễ dàng làm bài tập Toán 10 Bài 6.
Giải bài tập Toán 10 Bài 6: Ba đường conic
A. Các câu hỏi trong bài
Câu hỏi khởi động trang 93 Toán 10 Tập 2: Từ xa xưa, người Hy Lạp đã biết rằng giao tuyến của mặt nón tròn xoay và một mặt phẳng không đi qua đỉnh của mặt nón là đường tròn hoặc đường cong mà ta gọi là đường conic (Hình 48). Từ “đường conic” xuất phát từ gốc tiếng Hy Lạp konos, nghĩa là mặt nón.
Đường conic gồm những loại đường nào và được xác định như thế nào?
Lời giải
Sau bài học này, ta sẽ biết đường conic gồm đường parabol, đường elip, đường hypebol và cách xác định phương trình của mỗi loại đường conic trên.
Hoạt động 1 trang 93 Toán 10 Tập 2: Đóng hai chiếc đinh cố định tại hai điểm F1, F2 trên mặt một bảng gỗ. Lấy một vòng dây kín không đàn hồi có độ dài lớn hơn 2F1F2. Quàng vòng dây đó qua hai chiếc đinh và kéo căng tại vị trí của đầu bút chì (Hình 51). Di chuyển đầu bút chì sao cho dây luôn căng, đầu bút chì vạch nên một đường mà ta gọi là đường elip. Gọi vị trí của đầu bút chì là điểm M.
Khi M thay đổi, có nhận xét gì về tổng MF1 + MF2?
Lời giải
Theo bài ra ta thấy tổng MF1 + MF2 luôn bằng độ dài vòng dây kín không đàn hồi.
Vậy khi M thay đổi, tổng MF1 + MF2 là một độ dài không đổi.
Hoạt động 2 trang 94 Toán 10 Tập 2: Trong mặt phẳng, xét đường elip (E) là tập hợp các điểm M sao cho MF1 + MF2 = 2a, ở đó F1F2 = 2c (với a > c > 0).
a) A1(– a; 0) và A2(a; 0) đều là giao điểm của elip (E) với trục Ox.
b) B1(0; – b) và B2(0; b), ở đó , đều là giao điểm của elip (E) với trục Oy.
Lời giải
a) (vì a > c > 0 nên a – c > 0).
Suy ra A1F1 + A2F2 = (a – c) + (a + c) = 2a.
Vậy điểm A1(– a; 0) thuộc elip (E).
Mà A1(– a; 0) thuộc trục Ox nên A1(– a; 0) là giao điểm của elip (E) với trục Ox.
Tương tự, ta chứng minh được A2(a; 0) là giao điểm của elip (E) với trục Ox.
b) Ta có:
(vì nên và a > 0 nên |a| = a).
Tương tự: (do a > 0).
Suy ra B2F1 = B2F2 = a nên B2F1 + B2F2 = a + a = 2a.
Do đó, B2(0; b) thuộc elip (E).
Mà B2(0; b) thuộc trung Oy nên B2(0; b) là giao điểm của elip (E) với trục Oy.
Tương tự, ta chứng minh được: B1(0; – b) là giao điểm của elip (E) với trục Oy.
Luyện tập 1 trang 95 Toán 10 Tập 2: Lập phương trình chính tắc của elip (E) đi qua hai điểm M(0; 3) và .
Lời giải
Gọi phương trình chính tắc của elip (E) là: .
Vì elip (E) đi qua điểm M(0; 3) nên .
Vì elip (E) đi qua điểm nên .
Vậy phương trình chính tắc của elip (E) là: .
Hoạt động 3 trang 96 Toán 10 Tập 2: Đóng hai chiếc đinh cố định tại hai điểm F1, F2 trên mặt một bảng gỗ. Lấy một thước thẳng có mép AB và một sợi dây không đàn hồi có chiều dài l thỏa mãn AB – F1F2 < l < AB. Đính một đầu dây vào điểm A và đầu dây kia vào F2. Đặt thước sao cho điểm B trùng với F1 và lấy đầu bút chì (kí hiệu là M) tì sát sợi dây vào thước thẳng sao cho sợi dây luôn bị căng. Sợi dây khi đó là đường gấp khúc AMF2.
Khi M thay đổi, có nhận xét gì về hiệu MF1 – MF2?
Lời giải
Khi M thay đổi, hiệu
MF1– MF2 = (MF1 + MA) – (MF2 + MA) = AB – l không đổi.
Vậy khi M thay đổi hiệu MF1 – MF2 không thay đổi.
Hoạt động 4 trang 97 Toán 10 Tập 2: Để lập phương trình của đường hypebol trong mặt phẳng, trước tiên ta sẽ chọn hệ trục tọa độ Oxy thuận tiện nhất.
a) Tìm tọa độ của hai tiêu điểm F1, F2.
b) Nêu dự đoán thích hợp cho ? trong bảng sau:
Lời giải
a) Oy là đường trung trực của F1F2, do đó O là trung điểm của F1F2.
Suy ra OF1 = OF2 = .
Điểm F1 thuộc trục Ox và nằm về phía bên trái điểm O nên F1(– c; 0).
Điểm F2 thuộc trục Ox và nằm về phía bên phải điểm O nên F2(c; 0).
b) Dựa vào bảng, ta dự đoán kí hiệu thích hợp cho ? là dấu “–”.
Điền vào bảng như sau:
Luyện tập 2 trang 98 Toán 10 Tập 2: Viết phương trình hypebol sau đây dưới dạng chính tắc: 4x2 – 9y2 = 1.
Lời giải
Ta có: 4x2 – 9y2 = 1
.
Vậy phương trình hypebol đã cho được viết dưới dạng phương trình chính tắc là
.
Hoạt động 5 trang 99 Toán 10 Tập 2: Lấy đường thẳng ∆ và một điểm F không thuộc ∆. Lấy một ê ke ABC (vuông ở A) và một đoạn dây không đàn hồi, có độ dài bằng AB. Đính một đầu dây vào điểm F, đầu kia vào đỉnh B của ê ke. Đặt ê ke sao cho cạnh AC nằm trên ∆, lấy đầu bút chì (kí hiệu là điểm M) ép sát sợi dây vào cạnh AB và giữ căng sợi dây. Lúc này, sợi dây chính là đường gấp khúc BMF.
Khi M thay đổi, có nhận xét gì về khoảng cách từ M đến F và khoảng cách từ M đến đường thẳng ∆?
Lời giải
Khi M thay đổi, ta có: MA + MB = MF + MB (= AB).
Do đó MA = MF.
Lại có MA vuông góc với ∆ tại A, do đó MA là khoảng cách từ M đến ∆.
Vậy khi M thay đổi khoảng cách từ M đến F luôn bằng khoảng cách từ M đến đường thẳng ∆.
Hoạt động 6 trang 99, 100 Toán 10 Tập 2: Cho parabol (P) với tiêu điểm F và đường chuẩn ∆. Cũng như elip, để lập phương trình của (P), trước tiên ta sẽ chọn hệ trục tọa độ Oxy thuận tiện nhất.
Suy ra: và phương trình đường thẳng ∆ là
Do đó khoảng cách từ M(x; y) ∈ (P) đến đường thẳng ∆ là .
Ta có: M(x; y) ∈ (P) khi và chỉ khi độ dài MF bằng khoảng cách từ M tới ∆, tức là:
Lời giải
Xem hoạt động để nhận biết được cách xây dựng phương trình chính tắc của đường parabol.
Luyện tập 3 trang 100 Toán 10 Tập 2: Viết phương trình các parabol sau đây dưới dạng chính tắc:
Lời giải
a) Ta có: .
Vậy phương trình đã cho được đưa về dạng chính tắc là y2 = 2 . 2x với p = 2.
b) Ta có: x – y2 = 0 ⇔ y2 = x ⇔ y2 = 2 . x.
Vậy phương trình đã cho được đưa về dạng chính tắc là y2 = 2 . x với p = .
B. Bài tập
Bài 1 trang 102 Toán 10 Tập 2: Phương trình nào sau đây là phương trình chính tắc của elip?
Lời giải
Phương trình chính tắc của elip có dạng với a > b > 0.
+ Đáp án a, ta thấy a2 = b2 = 64, không thỏa mãn điều kiện a > b > 0.
+ Đáp án b, không phải dạng của phương trình chính tắc của elip.
+ Đáp án c, ta có a2 = 64, b2 = 25, suy ra a = 8, b = 5 nên a > b > 0, thỏa mãn.
+ Đáp án d, ta thấy a2 = 25, b2 = 64, suy ra a = 5 và b = 8 nên a < b, không thỏa mãn.
Vậy trong các phương trình đã cho thì phương trình c) là phương trình chính tắc của elip.
Bài 2 trang 102 Toán 10 Tập 2: Cho elip (E) có phương trình chính tắc Tìm tọa độ các giao điểm của (E) với trục Ox, Oy và tọa độ các tiêu điểm của (E).
Lời giải
Ta có:
+ Trục hoành Ox: y = 0, tọa độ giao điểm của (E) với trục hoành là nghiệm của hệ
.
Giải hệ trên ta được 2 nghiệm (7; 0) và (– 7; 0).
Vậy tọa độ các giao điểm của (E) với trục Ox là A1(– 7; 0), A2(7; 0).
+ Trục tung Oy: x = 0, tọa độ giao điểm của (E) với trục tung là nghiệm của hệ
.
Giải hệ trên ta được 2 nghiệm là (0; – 5), (0; 5).
Vậy tọa độ các giao điểm của (E) với trục Oy là B1(0; – 5), B2(0; 5).
+ Ta có:
Vì a > b > 0 nên elip (E) có a = 7, b = 5.
Suy ra c2 = a2 – b2 = 72 – 52 = 24.
Do đó, .
Vậy tọa độ các tiêu điểm của (E) là .
Bài 3 trang 102 Toán 10 Tập 2: Viết phương trình chính tắc của elip (E), biết tọa độ hai giao điểm của (E) với Ox và Oy lần lượt là A1(– 5; 0) và B2(0; ).
Lời giải
Phương trình chính tắc của elip (E) có dạng với a > b > 0.
+ Elip (E) cắt trục Ox tại A1(– 5; 0) nên .
Do a > 0 nên a = 5.
+ Elip (E) cắt trục Oy tại nên
Do b > 0 nên .
Vì 5 > nên a > b > 0 (thỏa mãn).
Vậy phương trình chính tắc của elip (E) là .
Bài 4 trang 102 Toán 10 Tập 2: Ta biết rằng Mặt Trăng chuyển động quanh Trái Đất theo quỹ đạo là một elip mà Trái Đất là một tiêu điểm. Elip đó có A1A2 = 768 800 km và B1B2 = 767 619 km (Nguồn: Ron Larson (2014), Precalculus Real Mathematics, Real People, Cengage) (Hình 62). Viết phương trình chính tắc của elip đó.
Lời giải
Phương trình chính tắc của elip cần lập có dạng với a > b > 0.
+ Trục Oy là đường trung trực của đoạn A1A2 nên O là trung điểm của A1A2
Suy ra OA2 = .
Vì điểm A2 nằm trên trục Ox về phía bên phải điểm O nên A2(384 800; 0).
Điểm A2 thuộc elip (E) nên
(do a > 0).
+ Trục Ox là đường trung trực của đoạn B1B2 nên O là trung điểm của B1B2
Suy ra OB2 = .
Vì điểm B2 nằm trên trục Oy về phía bên trên điểm O nên B2(0; 383 809,5).
Elip (E) cắt trục Oy tại B2(0; 338309,5), thay vào phương trình elip ta được:
(do b > 0).
Do 384 800 > 383 809,5 nên a > b > 0 (thỏa mãn).
Vậy phương trình chính tắc của elip (E) là .
Bài 5 trang 102 Toán 10 Tập 2: Những phương trình nào sau đây là phương trình chính tắc của hypebol?
Lời giải
Phương trình chính tắc của hypebol có dạng với a > 0, b > 0.
+ Phương trình ở đáp án a không có dạng trên nên đây không phải phương trình chính tắc của hypebol.
+ Các phương trình ở các đáp án b, c, d đều là phương trình chính tắc của hypebol vì đều có dạng trên và thỏa mãn điều kiện a > 0, b > 0. Cụ thể
- Đáp án b: a = b = 3 > 0.
- Đáp án c: a = 3 > 0, b = 8 > 0.
- Đáp án d: a = 8 > 0, b = 3 > 0.
Vậy các phương trình ở đáp án b, c, d là phương trình chính tắc của hypebol.
Bài 6 trang 102 Toán 10 Tập 2: Tìm tọa độ các tiêu điểm của đường hypebol trong mỗi trường hợp sau:
Lời giải
a) Ta có: .
Suy ra hypebol có a2 = 9, b2 = 16.
Do đó, c2 = a2 + b2 = 9 + 16 = 25.
Từ đó suy ra c = 5.
Vậy tọa độ các tiêu điểm của hypebol đã cho là F1(– 5; 0) và F2(5; 0).
b) Ta có:
Suy ra hypebol có a2 = 36, b2 = 25.
Do đó, c2 = a2 + b2 = 36 + 25 = 61
Từ đó suy ra .
Vậy tọa độ các tiêu điểm của hypebol đã cho là F1(–; 0) và F2(; 0).
Bài 7 trang 102 Toán 10 Tập 2: Viết phương trình chính tắc của hypebol (H), biết nằm trên (H) và hoành độ một giao điểm của (H) đối với trục Ox bằng 3.
Lời giải
Gọi dạng của phương trình chính tắc của hypebol (H) là với a > 0, b > 0.
+ Hoành độ một giao điểm của (H) với trục Ox là 3 nên tọa độ giao điểm của (H) với trục Ox là điểm (3; 0). Khi đó ta có:
(do a > 0).
+ Điểm nên (do b > 0).
Vậy phương trình chính tắc của hypebol (H) là .
Bài 8 trang 102 Toán 10 Tập 2: Những phương trình nào sau đây là phương trình chính tắc của parabol?
Lời giải
Phương trình chính tắc của parabol có dạng y2 = 2px (với p > 0).
a) y2 = – 2x = 2 . (– 1)x, vì (– 1) < 0 nên đây không phải phương trình chính tắc của parabol.
b) y2 = 2x = 2 . 1 . x, vì 1 > 0 nên đây là phương trình chính tắc của parabol với p = 1.
c) Phương trình x2 = – 2y không có dạng phương trình chính tắc của parabol nên đây không phải là phương trình chính tắc của parabol.
d) Ta có: , vì nên đây là phương trình chính tắc của parabol với .
Vậy trong các đáp án đã cho thì phương trình ở đáp án b và d là phương trình chính tắc của parabol.
Bài 9 trang 102 Toán 10 Tập 2: Tìm tọa độ tiêu điểm và viết phương trình đường chuẩn của đường parabol trong mỗi trường hợp sau:
Lời giải
a) Ta có: .
Suy ra parabol có p = (thỏa mãn p > 0).
Ta có: .
Vậy tọa độ tiêu điểm của parabol này là và phương trình đường chuẩn là .
b) Ta có: .
Suy ra parabol có p = (thỏa mãn p > 0).
Ta có: .
Vậy tọa độ tiêu điểm của parabol này là và phương trình đường chuẩn là .
Bài 10 trang 102 Toán 10 Tập 2: Viết phương trình chính tắc của đường parabol, biết tiêu điểm là F(6; 0).
Lời giải
Gọi dạng của phương trình chính tắc của parabol là y2 = 2px (với p > 0).
Vì tiêu điểm của parabol là F(6; 0). Suy ra .
Vậy phương trình chính tắc của parabol là y2 = 2 . 12 x hay y2 = 24x.
Bài 11 trang 102 Toán 10 Tập 2: Một chiếc đèn có mặt cắt ngang là hình parabol (Hình 63). Hình parabol có chiều rộng giữa hai mép vành là AB = 40 cm và chiều sâu h = 30 cm (h bằng khoảng cách từ O đến AB). Bóng đèn nằm ở tiêu điểm S. Viết phương trình chính tắc của parabol đó.
Lời giải
Do AB = 40 và Ox là đường trung trực của đoạn AB.
Suy ra khoảng cách từ điểm A đến trục Ox là . (1)
Chiều sâu h bằng khoảng cách từ O đến AB và h = 30.
Suy ra khoảng cách từ điểm A đến trục Oy là 30. (2)
Từ (1) và (2) suy ra, parabol đi qua điểm A(30; 20).
Phương trình chính tắc của parabol có dạng y2 = 2px (với p > 0).
Khi đó ta có: 202 = 2p . 30 ⇔ 60p = 400 ⇔ p = (thỏa mãn p > 0).
Vậy phương trình chính tắc của parabol thỏa mãn bài toán là .
Xem thêm lời giải bài tập Toán lớp 10 Cánh diều hay, chi tiết khác:
Chủ đề 2: Xây dựng mô hình hàm số bậc nhất, bậc hai biểu diễn số liệu dạng bảng
Xem thêm các chương trình khác:
- Soạn văn lớp 10 (hay nhất) – Cánh Diều
- Tác giả tác phẩm Ngữ văn lớp 10 – Cánh Diều
- Tóm tắt tác phẩm Ngữ văn lớp 10 – Cánh Diều
- Bố cục tác phẩm Ngữ văn lớp 10 – Cánh Diều
- Nội dung chính tác phẩm Ngữ văn lớp 10 – Cánh Diều
- Soạn văn lớp 10 (ngắn nhất) – Cánh Diều
- Giải sbt Ngữ văn lớp 10 – Cánh Diều
- Văn mẫu lớp 10 – Cánh Diều
- Giải Chuyên đề học tập Ngữ văn 10 – Cánh diều
- Giải sgk Tiếng Anh 10 – Explore new worlds
- Giải sgk Tiếng Anh 10 – ilearn Smart World
- Trọn bộ Từ vựng Tiếng Anh 10 ilearn Smart World đầy đủ nhất
- Ngữ pháp Tiếng Anh 10 i-learn Smart World
- Giải sbt Tiếng Anh 10 - iLearn Smart World
- Giải sgk Vật lí 10 – Cánh Diều
- Giải sbt Vật lí 10 – Cánh Diều
- Lý thuyết Vật lí 10 – Cánh Diều
- Giải Chuyên đề Vật lí 10 – Cánh Diều
- Giải sgk Hóa học 10 – Cánh Diều
- Lý thuyết Hóa học 10 – Cánh Diều
- Giải sbt Hóa học 10 – Cánh Diều
- Giải Chuyên đề Hóa học 10 – Cánh Diều
- Giải sgk Sinh học 10 – Cánh Diều
- Giải sbt Sinh học 10 – Cánh Diều
- Lý thuyết Sinh học 10 – Cánh Diều
- Giải Chuyên đề Sinh học 10 – Cánh diều
- Giải sgk Lịch sử 10 – Cánh Diều
- Giải sbt Lịch sử 10 – Cánh Diều
- Giải Chuyên đề Lịch sử 10 – Cánh Diều
- Lý thuyết Lịch sử 10 – Cánh diều
- Giải sgk Địa lí 10 – Cánh Diều
- Lý thuyết Địa Lí 10 – Cánh Diều
- Giải sbt Địa lí 10 – Cánh Diều
- Giải Chuyên đề Địa lí 10 – Cánh Diều
- Lý thuyết Công nghệ 10 – Cánh Diều
- Giải sgk Công nghệ 10 – Cánh Diều
- Giải sgk Giáo dục Kinh tế và Pháp luật 10 – Cánh Diều
- Giải sbt Giáo dục Kinh tế và Pháp luật 10 – Cánh Diều
- Giải Chuyên đề Kinh tế pháp luật 10 – Cánh diều
- Lý thuyết KTPL 10 – Cánh diều
- Lý thuyết Giáo dục quốc phòng 10 – Cánh Diều
- Giải sgk Giáo dục quốc phòng - an ninh 10 – Cánh diều
- Giải sbt Giáo dục quốc phòng - an ninh 10 – Cánh Diều
- Giải sgk Hoạt động trải nghiệm 10 – Cánh Diều
- Giải sbt Hoạt động trải nghiệm 10 – Cánh Diều
- Giải sgk Tin học 10 – Cánh Diều
- Giải sbt Tin học 10 – Cánh Diều
- Giải Chuyên đề Tin học 10 – Cánh diều
- Lý thuyết Tin học 10 - Cánh diều
- Giải sgk Giáo dục thể chất 10 – Cánh Diều