Hệ tọa độ đồng nhất Đường conic

Trong hệ tọa độ đồng nhất, một đường cô-nic có thể được biểu diễn dưới dạng:

A 1 x 2 + A 2 y 2 + A 3 z 2 + 2 B 1 x y + 2 B 2 x z + 2 B 3 y z = 0. {\displaystyle A_{1}x^{2}+A_{2}y^{2}+A_{3}z^{2}+2B_{1}xy+2B_{2}xz+2B_{3}yz=0.}

Hay dưới dạng ký hiệu ma trận

[ x y z ] . [ A 1 B 1 B 2 B 1 A 2 B 3 B 2 B 3 A 3 ] . [ x y z ] = 0. {\displaystyle {\begin{bmatrix}x&y&z\end{bmatrix}}.{\begin{bmatrix}A_{1}&B_{1}&B_{2}\\B_{1}&A_{2}&B_{3}\\B_{2}&B_{3}&A_{3}\end{bmatrix}}.{\begin{bmatrix}x\\y\\z\end{bmatrix}}=0.}

Ma trận M = [ A 1 B 1 B 2 B 1 A 2 B 3 B 2 B 3 A 3 ] {\displaystyle M={\begin{bmatrix}A_{1}&B_{1}&B_{2}\\B_{1}&A_{2}&B_{3}\\B_{2}&B_{3}&A_{3}\end{bmatrix}}} được gọi là ma trận đường cô-nic.

Δ = det ( M ) = det ( [ A 1 B 1 B 2 B 1 A 2 B 3 B 2 B 3 A 3 ] ) {\displaystyle \Delta =\det(M)=\det \left({\begin{bmatrix}A_{1}&B_{1}&B_{2}\\B_{1}&A_{2}&B_{3}\\B_{2}&B_{3}&A_{3}\end{bmatrix}}\right)} được gọi là định thức của đường cô-nic. Nếu Δ = 0 thì đường cô-nic suy biến, đường cô-nic trong thực tế chỉ còn là một cặp đường thẳng đồng nhất. Một đường cô-nic tự cắt chính nó luôn luôn là một dạng suy biến, mặc dù vậy không phải tất cả các dạng đường cô-nic suy biến đều tự cắt chính nó, nếu không cắt chính mình, chúng có dạng những đường thẳng.

Ví dụ như, đường cô-nic [ x y z ] . [ 1 0 0 0 − 1 0 0 0 0 ] . [ x y z ] = 0 {\displaystyle {\begin{bmatrix}x&y&z\end{bmatrix}}.{\begin{bmatrix}1&0&0\\0&-1&0\\0&0&0\end{bmatrix}}.{\begin{bmatrix}x\\y\\z\end{bmatrix}}=0} suy biến thành dạng cặp đường thẳng đồng nhất:

{ x 2 − y 2 = 0 } = { ( x + y ) ( x − y ) = 0 } = { x + y = 0 } ∪ { x − y = 0 } {\displaystyle \{x^{2}-y^{2}=0\}=\{(x+y)(x-y)=0\}=\{x+y=0\}\cup \{x-y=0\}} .

Tương tự như vậy, một đường cô-nic đôi khi suy biến thành một đường thẳng đơn:

{ x 2 + 2 x y + y 2 = 0 } = { ( x + y ) 2 = 0 } = { x + y = 0 } ∪ { x + y = 0 } = { x + y = 0 } {\displaystyle \{x^{2}+2xy+y^{2}=0\}=\{(x+y)^{2}=0\}=\{x+y=0\}\cup \{x+y=0\}=\{x+y=0\}} .

δ = det ( [ A 1 B 1 B 1 A 2 ] ) {\displaystyle \delta =\det \left({\begin{bmatrix}A_{1}&B_{1}\\B_{1}&A_{2}\end{bmatrix}}\right)} được gọi là biệt thức của đường cô-nic. Nếu δ = 0 thì đường cô-nic là một parabol, nếu δ<0, nó là một hyperbol và nếu δ>0, nó là một hình ellipse. Một đường cô-nic là một đường tròn nếu δ>0 và A1 = A2, Là rectangular hyperbola nếu δ<0 và A1 = -A2. Nó có thể được chứng minh trong mặt phẳng phản xạ CP2 thường thì hai đường cô-nic có bốn giao điểm, nên không bao giờ vượt quá bốn giao điểm (các trường hợp có thể: bốn giao điểm phân biệt, hai giao điểm đơn và một giao điểm kép, 2 giao điểm kép, 1 giao điểm đơn và một giao điểm ba, 1 giao điểm 4). Nếu tồn tại tối thiểu một giao điểm với số điểm trùng lại > 1, hai đường cô-nic được gọi là tiếp xúc nhau. Nếu chỉ có một điểm, do bốn điểm trùng làm một, hai đường cô-nic được gọi là mật tiếp[1].

Xa hơn nữa mỗi đường thẳng gặp mỗi đường cô-nic hai lần. Nếu giao điểm là một điểm kép, đường thẳng đó được gọi là tiếp tuyến của đương cô-nic.Bởi vì mỗi đường thẳng cắt một đường cô-nic hai lần, mỗi đường cô-nic có hai điểm vô cực (giao điểm với hai đường thẳng vô cực). Nếu những điểm đó là thật, thì đương cô-níc phải là một hyperbol, nếu chung là sự liên kết ảo, đường cô-nic phải là một hình ellipse, nếu đường cô-nic có một điểm kép vô cực, nó là parabol. Nếu những điểm vô cực là (1,i,0) và (1,-i,0), đường cô-nic là đường tròn. Nếu một đường cô-nic có một điểm thực vô cực hay hai điểm ảo không tạo ra sự liên kết, thì nó không phải là ellipse, hay parabol, hay hyperbol.

Tài liệu tham khảo

WikiPedia: Đường conic http://britton.disted.camosun.bc.ca/jbconics.htm http://www.mathacademy.com/pr/prime/articles/conic... http://mathworld.wolfram.com/ConicSection.html http://math.fullerton.edu/mathews/n2003/ConicFitMo... http://planetmath.org/%7B%7B%7Burlname%7D%7D%7D http://xahlee.org/SpecialPlaneCurves_dir/ConicSect... http://xahlee.org/SpecialPlaneCurves_dir/specialPl... https://web.archive.org/web/20060212072618/http://... https://web.archive.org/web/20060406010638/http://... https://web.archive.org/web/20071006174625/http://...