Grado 11 → Geometría coordinada ↓
Secciones cónicas
Las secciones cónicas son las curvas obtenidas al cortar un cono doble con un plano. Estas curvas incluyen círculos, elipses, parábolas e hipérbolas. En geometría analítica, las secciones cónicas se estudian examinando sus ecuaciones y gráficos. Veamos cada tipo de sección cónica en detalle.
Círculo
Un círculo es un conjunto de puntos en un plano que son equidistantes de un punto fijo llamado centro. La distancia constante desde el centro a cualquier punto del círculo se llama radio.
La ecuación de un círculo con centro ( (h, k) ) y radio ( r ) es:
(x - h)^2 + (y - k)^2 = r^2
Cuando el centro del círculo está en el origen ( (0, 0) ), la ecuación se simplifica a:
x^2 + y^2 = r^2
Elipse
Una elipse es un conjunto de puntos donde la suma de las distancias desde dos puntos fijos (llamados focos) es constante. El eje mayor es el diámetro más largo de la elipse, y el eje menor es el más corto.
La forma estándar de una elipse con centro en ( (h, k) ) con eje principal a lo largo del eje x es:
(frac{(x - h)^2}{a^2} + frac{(y - k)^2}{b^2} = 1)
Donde ( a ) es el semieje mayor y ( b ) es el semieje menor. Si ( a > b ), entonces el eje mayor es horizontal. Si ( b > a ), entonces es vertical.
Parábola
Una parábola es un conjunto de puntos tal que cualquier punto en la parábola es equidistante de un punto fijo llamado foco y una línea fija llamada directriz.
La forma estándar de una parábola con vértice en ( (h, k) ) puede variar según su orientación:
- Eje vertical: ( y = a(x - h)^2 + k )
- Eje horizontal: ( x = a(y - k)^2 + h )
Hipérbola
Una hipérbola es un conjunto de puntos donde la diferencia en distancia desde dos puntos fijos (llamados focos) es constante. Tiene dos ramas, cada una apuntando lejos del centro.
La forma estándar de una hipérbola con centro en ( (h, k) ) y eje transverso a lo largo del eje x es:
(frac{(x - h)^2}{a^2} - frac{(y - k)^2}{b^2} = 1)
Si el eje transverso está a lo largo del eje y, entonces la ecuación es:
(frac{(y - k)^2}{a^2} - frac{(x - h)^2}{b^2} = 1)
Propiedades de la sección cónica
Cada tipo de sección cónica exhibe las siguientes características distintivas:
- Círculo: sin foco, radio constante.
- Elipse: dos focos, centrados en el punto medio del eje mayor, suma de distancias afín constante.
- Parábola: Un solo foco y directriz, vértices equidistantes.
- Hipérbola: Dos ramas divergentes, dos focos, diferencia constante de distancias.
Aplicaciones de la sección cónica
Las secciones cónicas tienen diversas aplicaciones en campos como la ingeniería, la física, la astronomía y la arquitectura. Por ejemplo:
- Elíptico: Las órbitas de los planetas son elípticas, regidas por las leyes de Kepler.
- Parábola: Los espejos parabólicos y las antenas concentran las ondas en un punto.
- La navegación por radio y la determinación de ubicaciones se realizan utilizando la teoría hiperbólica.
Resumen
Las secciones cónicas son una parte esencial de la geometría analítica. Cada cono tiene propiedades únicas y puede cumplir propósitos prácticos en situaciones de la vida real. Comprender las ecuaciones y características de estas curvas aumenta el conocimiento sobre su naturaleza geométrica y aplicaciones.