(3.3.1)
Дальнейшее упрощение уравнения (3.3.1)
может быть достигнуто путем специального параллельного переноса системы координат
, Предварительно
перепишем (3.3.1) в следующей форме:
(3.3.2)
Вид уравнения (3.3.2) подсказывает, как
выбрать специальный параллельный перенос системы координат . Нам нужно, чтобы
первое слагаемое
в левой части (3.3.2) имело вид
, а остальные слагаемые сохранили свой вид. Поэтому следует положить
у" равным
, а х" равным х'. Итак, перейдем теперь к новой
системе координат, полученной путем следующего параллельного переноса:
(3.3.3)
Введем обозначения
(3.3.4)
В силу соотношений (3.3.2), (3.3.3) и
(3.3.4) уравнение линии Lпараболического
типа в новой системе координат примет вид
(3.3.5)
Докажем теперь следующее утверждение.
Теорема 3.3.1. Уравнение ,(*) линии L параболического типа при представляет
собой параболу, а при
— либо пару параллельных действительных прямых
(которые могут быть слившимися), либо пару мнимых параллельных прямых).
Доказательство. Выясним вопрос о связи между величинами
и
.
Для уравнения (3.3.5) имеем
(3.3.6)
Так как , то при
и
, если же
, то и
. Используя этот вывод, мы можем записать
уравнение (3.3.5) следующим образом:
при (т. е. при
)
, (3.3.7) при
(т. е. при
)
. (3.3.8)
Очевидно, уравнение (3.3.7), отвечающее
случаю , представляет собой параболу. Чтобы убедиться в этом, совершим
следующий параллельный перенос системы координат:
(3.3.9)
и введем обозначение
. (3.3.10)
Подставим значения переменных в уравнение.
Тогда вместо (3.3.7) мы получим уравнение
или
, которое является каноническим уравнением параболы.
Уравнение (3.3.8), отвечающее случаю ,
может быть записано так:
(3.3.11)
Если , то
уравнение (3.3.11) представляет собой пару параллельных
прямых
, и
; если
, то (3.3.11) представляет собой ось
,
уравнение которой
(это уравнение можно рассматривать как предельный случай
при
, т. е. как
пару слившихся прямых). Если, наконец,
, то уравнению (3.3.11) не удовлетворяют
координаты никакой точки плоскости, т. е. геометрический образ является
мнимым. Обычно говорят, что в последнем случае уравнение (3.3.11) определяет
пару мнимых параллельных прямых.
Теорема доказана.
Параграф 4. Распадающиеся кривые второго порядка.
Линию Lвторого порядка, определяемую уравнением (*), будем называть распадающейся, если левая часть этого уравнения может быть представлена в виде произведения двух многочленов первой степени. Очевидно, если в данной декартовой прямоугольной системе координат линия L является распадающейся, то она будет распадающейся в любой другой декартовой прямоугольной системе координат: при преобразовании координат многочлен первой степени остается многочленом первой степени, и каждый многочлен-сомножитель преобразуется независимо от других сомножителей. Это свойство многочленов позволяет сформулировать необходимое и достаточное условие распадения кривой второго порядка.
Теорема 3.4.1.Для того чтобы линия
L второго порядка была распадающейся,
необходимо и достаточно обращение в нуль инварианта .
Доказательство. Мы доказали (см. теоремы 3.2.1, 3.2.2, 3.3.1), что уравнение любой линии Lвторого порядка может быть приведено к одному из видов (3.2.2) —(3.2.7), (3.3.7) и (3.3.8).
Распадающимися
среди этих линий являются лишь те, для которых и, наоборот, если
,
то уравнение линии приводится к виду, из которого, очевидно, следует свойство
распадения.
Теорема доказана.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.