home *** CD-ROM | disk | FTP | other *** search
/ Trigonometry / ProOneSoftware-Trigonometry-Win31.iso / trig / chapter7.5r < prev    next >
Text File  |  1995-04-09  |  11KB  |  359 lines

  1.  357 
  2. à 7.5ïConic Sections in Polar Form
  3.  
  4. äïPlease give the eccentricity, the equation of the
  5. êêdirectrix, and the name of each of the following conics.
  6.  
  7. âëGive the eccentricity, directrix, and name of the conic,
  8. êêêër = 3/(2 - 2∙cos Θ).
  9.  
  10. êë3/2
  11. #ër = ─────────,ëε = 1,ëx = -(3/2)/ε = -3/2,ëparabola
  12. êï1 - cos Θ
  13. éSïIn the previous sections of this chapter, we have looked at
  14. equations of the four conic sections in rectangular form.ïIn the rec-
  15. tangular coordinate system, it is convenient to locate the origin at the
  16. center of the conic section.ïThis location of the origin at the center
  17. generally produces the simplest equation of the conic.ïIn the polar
  18. coordinate system, however, it is more convenient to locate the origin
  19. or pole at a focus of the conic section rather than the center.ïThis
  20. location of the pole will allow us to represent all four conics with
  21. just one polar equation form.
  22. è A conic is defined to be the set of all points in the plane such
  23. that the distance from ç points to a fixed point, called the focus,
  24. divided by the distance from ç points to a fixed line, called the
  25. directrix, is a constant ratio.ïThis constant ratio is called the
  26. eccentricity of the conic.
  27. êêêè In the figure, the distance from the pole to
  28. êêêèthe point P is r.ïThe distance from P to the
  29. êêêèdirectrix is p + r∙cos Θ.ïThe eccentricity,ε,
  30. êêêèis the ratio of ç two distances. ε =
  31. êêêèr/(p + r∙cos Θ).ïSolving this equation for r
  32. êêêègives, r = ε∙p/(1 - ε∙cos Θ).ïWhen the equation
  33. êêêèof the conic is in this form, the coefficient of
  34. @fig7501.bmp,10,145
  35. êêêècos Θ is the eccentricity.ïIf the eccentricity
  36. êêêèis less than 1, the conic is an ellipse.ïIf the
  37. êêêèeccentricity is equal to 1, the conic is a para-
  38. êêêèbola.ïFinally, if the eccentricity is greater
  39. êêêèthan one, the conic is a hyperbola.ïSince the
  40. êêêènumerator of r = ε∙p/(1 - ε∙cos Θ) involves the
  41. êêêèknown value of ε, you can solve for p.ïThis is
  42. êêêèthe distance to the directrix from the origin.
  43. êêêèThus the equation of the directrix is x = -p.
  44. êêêêIn a slightly different orientation with the
  45. êêêèconic opening to the left, the equation becomes
  46. êêêèr = ε∙p/(1 + ε∙cos Θ).ïThe positive sign indi-
  47. êêêècates that the conic opens to the left, and the
  48. êêêèequation of the directrix is x = p.
  49.  
  50.  1èGive the eccentricity, directrix, and name of the conic,
  51. êêêër = 4/(2 - 2∙cos Θ).
  52.  
  53. êêêA)ïε = 1,ïx = -2,ïparabola
  54. êêêB)ïε = 2,ïx = -2,ïhyperbola
  55. êêêC)ïε = 1/2,ïx = -4,ïellipse
  56. êêêD)ïå of ç
  57. ü
  58.  
  59. êè 4êë 2
  60. #èr = ─────────── = ─────────,ïε = 1,ïx = -2/1 = -2,ïparabola
  61. ê2 - 2∙cos Θè1 - cos Θ
  62. Ç A
  63.  2èGive the eccentricity, directrix, and name of the conic,
  64. êêêër = 4/(6 + 3∙cos Θ).
  65.  
  66. êêêA)ïε = 1,ïx = 4/3,ïparabola
  67. êêêB)ïε = 2,ïx = 3/4,ïhyperbola
  68. êêêC)ïε = 1/2,ïx = 4/3,ïellipse
  69. êêêD)ïå of ç
  70. ü
  71.  
  72. êè 4êê 2/3êêêï2/3
  73. #èr = ─────────── = ───────────────,ïε = 1/2,ïx = ─── = 4/3,ïellipse
  74. ê6 + 3∙cos Θè1 + (1/2)∙cos Θêêè1/2
  75. Ç C
  76.  3èGive the eccentricity, directrix, and name of the conic,
  77. êêêër = 2/(3 - 4∙cos Θ).
  78.  
  79. êêêA)ïε = 2/3,ïx = -1/2,ïellipse
  80. êêêB)ïε = 4/3,ïx = -1/2,ïhyperbola
  81. êêêC)ïε = 1,ïx = -1/2,ïparabola
  82. êêêD)ïå of ç
  83. ü
  84.  
  85. êï2êê 2/3êêê -2/3
  86. # r = ─────────── = ───────────────,ïε = 4/3,ïx = ─── = -1/2, hyperbola
  87. ë3 - 4∙cos Θè1 - (4/3)∙cos Θêêè4/3
  88. Ç B
  89.  4èGive the eccentricity, directrix, and name of the conic,
  90. êêêêër = 2.
  91.  
  92. êêêA)ïNo graph
  93. êêêB)ïε = 0,ïcircle
  94. êêêC)ïline
  95. êêêD)ïå of ç
  96. ü
  97.  
  98.  
  99.  This is the equation of a circle of radius 2.ïIf you use your imagina-
  100. tion, you could say that this conic has two foci that coincide and a
  101. directrix at infinity.ïThus, the distance from the focus to a point
  102. divided by the distance from the point to the directrix is zero.
  103. Ç B
  104.  5èGive the eccentricity, directrix, and name of the conic,
  105. êêêër = 1/(4 - 3∙cos Θ).
  106.  
  107. êêêA)ïε = 3/4,ïx = -1/3,ïellipse
  108. êêêB)ïε = 1,ïx = 3,ïparabola
  109. êêêC)ïε = 4/3,ïx = -3,ïhyperbola
  110. êêêD)ïå of ç
  111. ü
  112.  
  113. êï1êê 1/4êêê -1/4
  114. # r = ─────────── = ───────────────,ïε = 3/4,ïx = ─── = -1/3, ellipse
  115. ë4 - 3∙cos Θè1 - (3/4)∙cos Θêêè3/4
  116. Ç A
  117.  6èGive the eccentricity, directrix, and name of the conic,
  118. êêêër = 3/(2 + 2∙cos Θ).
  119.  
  120. êêêA)ïε = 2/3,ïx = 1/2,ïellipse
  121. êêêB)ïε = 1,ïx = 3/2,ïparabola
  122. êêêC)ïε = 4/3,ïx = 3/4,ïhyperbola
  123. êêêD)ïå of ç
  124. ü
  125.  
  126. êï3êë3/2êêè 3/2
  127. # r = ─────────── = ─────────,ïε = 1,ïx = ─── = 3/2, parabola
  128. ë2 + 2∙cos Θè1 + cos Θêêï1
  129. Ç B
  130.  7èGive the eccentricity, directrix, and name of the conic,
  131. êêêër = 4/(12 + 15∙cos Θ).
  132.  
  133. êêêA)ïε = 1,ïx = 4/15,ïparabola
  134. êêêB)ïε = 4/5,ïx = 4/15,ïellipse
  135. êêêC)ïε = 5/4,ïx = 4/15,ïhyperbola
  136. êêêD)ïå of ç
  137. ü
  138.  
  139. êè 4êê1/3êêê 1/3
  140. # r = ───────────── = ─────────────,ïε = 5/4,ïx = ─── = 4/15, hyperbola
  141. ë12 + 15∙cos Θè1 + 5/4∙cos Θêêè5/4
  142. Ç C
  143.  8èGive the eccentricity, directrix, and name of the conic,
  144. êêêêër = -2.5.
  145.  
  146. êêêA)ïNo graph
  147. êêêB)ïε = 0,ïcircle
  148. êêêC)ïline
  149. êêêD)ïå of ç
  150. ü
  151.  
  152.  
  153.  This is the equation of a circle of radius 2.5.ïIf you use your ima-
  154. gination, you could say that this conic has two foci that coincide and
  155. a directrix at infinity.ïThus, the distance from the focus to a point
  156. divided by the distance from the point to the directrix is zero.
  157. Ç B
  158. äïPlease give the eccentricity, the equation of the
  159. êêdirectrix, and the name of each of the following conics.
  160.  
  161. âëGive the eccentricity, directrix, and name of the conic,
  162. êêêër = 3/(2 - 2∙sin Θ).
  163.  
  164. êë3/2
  165. #ër = ─────────,ëε = 1,ëy = -(3/2)/ε = -3/2,ëparabola
  166. êï1 - sin Θ
  167. éSïIn the previous problems of this section, the conics have
  168. opened to the left or to the right.ïIn other words, the major axes of
  169. the conics have been horizontal.ïIt is possible for conics to open up
  170. or down, i.e. for their major axes to be vertical.ïIn the figure, the
  171. #êêêëratio of │OP│ to │PT│ is ε = r/(r∙sin Θ + p).
  172. êêêëSolving for r, r = ε∙p/(1 - ε∙sin Θ).ïThe
  173. êêêëequation of the directrix is y = -p.
  174. êêêê In a slightly different orientation with
  175. êêêëthe conic opening down, the equation becomes
  176. êêêër = ε∙p/(1 + ε∙sin Θ) with directrix y = p.
  177. êêêëYou can see the similarities in the equations
  178. @fig7502.bmp,10,100
  179. êêêëof conics with major axes that are horizontal
  180. êêêëand those with major axes that are vertical.
  181. êêêëThe only difference is using the sin Θ instead
  182. êêêëof the cos Θ, and the directrix is horizontal
  183. êêêëinstead of vertical.
  184. êêêêïOne last connection could be made, al-
  185. êêêëthough it is not that helpful to do so.ïYou
  186. êêêëcould use the identity, sin Θ = cos (π/2 - Θ),
  187. êêêëto express all conics in just one polar equa-
  188. êêêëtion form.
  189.  9èGive the eccentricity, directrix, and name of the conic,
  190. êêêër = 4/(2 - 2∙sin Θ).
  191.  
  192. êêêA)ïε = 1,ïy = -2,ïparabola
  193. êêêB)ïε = 2,ïy = -2,ïhyperbola
  194. êêêC)ïε = 1/2,ïy = -4,ïellipse
  195. êêêD)ïå of ç
  196. ü
  197.  
  198. êè 4êë 2
  199. #èr = ─────────── = ─────────,ïε = 1,ïy = -2/1 = -2,ïparabola
  200. ê2 - 2∙sin Θè1 - sin Θ
  201. Ç A
  202.  10ïGive the eccentricity, directrix, and name of the conic,
  203. êêêër = 4/(6 + 3∙sin Θ).
  204.  
  205. êêêA)ïε = 1,ïy = 4/3,ïparabola
  206. êêêB)ïε = 2,ïy = 3/4,ïhyperbola
  207. êêêC)ïε = 1/2,ïy = 4/3,ïellipse
  208. êêêD)ïå of ç
  209. ü
  210.  
  211. êè 4êê 2/3êêêï2/3
  212. #èr = ─────────── = ───────────────,ïε = 1/2,ïy = ─── = 4/3,ïellipse
  213. ê6 + 3∙sin Θè1 + (1/2)∙sin Θêêè1/2
  214. Ç C
  215.  11ïGive the eccentricity, directrix, and name of the conic,
  216. êêêër = 2/(3 - 4∙sin Θ).
  217.  
  218. êêêA)ïε = 2/3,ïy = -1/2,ïellipse
  219. êêêB)ïε = 4/3,ïy = -1/2,ïhyperbola
  220. êêêC)ïε = 1,ïy = -1/2,ïparabola
  221. êêêD)ïå of ç
  222. ü
  223.  
  224. êï2êê 2/3êêê -2/3
  225. # r = ─────────── = ───────────────,ïε = 4/3,ïy = ─── = -1/2, hyperbola
  226. ë3 - 4∙sin Θè1 - (4/3)∙sin Θêêè4/3
  227. Ç B
  228.  12ïGive the eccentricity, directrix, and name of the conic,
  229. êêêêër = 5.
  230.  
  231. êêêA)ïNo graph
  232. êêêB)ïε = 0,ïcircle
  233. êêêC)ïline
  234. êêêD)ïå of ç
  235. ü
  236.  
  237.  
  238.  This is the equation of a circle of radius 5.ïIf you use your imagina-
  239. tion, you could say that this conic has two foci that coincide and a
  240. directrix at infinity.ïThus, the distance from the focus to a point
  241. divided by the distance from the point to the directrix is zero.
  242. Ç B
  243.  13ïGive the eccentricity, directrix, and name of the conic,
  244. êêêër = 1/(4 - 3∙sin Θ).
  245.  
  246. êêêA)ïε = 3/4,ïy = -1/3,ïellipse
  247. êêêB)ïε = 1,ïy = 3,ïparabola
  248. êêêC)ïε = 4/3,ïy = -3,ïhyperbola
  249. êêêD)ïå of ç
  250. ü
  251.  
  252. êï1êê 1/4êêê -1/4
  253. # r = ─────────── = ───────────────,ïε = 3/4,ïy = ─── = -1/3, ellipse
  254. ë4 - 3∙sin Θè1 - (3/4)∙sin Θêêè3/4
  255. Ç A
  256.  14ïGive the eccentricity, directrix, and name of the conic,
  257. êêêër = 3/(2 + 2∙sin Θ).
  258.  
  259. êêêA)ïε = 2/3,ïy = 1/2,ïellipse
  260. êêêB)ïε = 1,ïy = 3/2,ïparabola
  261. êêêC)ïε = 4/3,ïy = 3/4,ïhyperbola
  262. êêêD)ïå of ç
  263. ü
  264.  
  265. êï3êë3/2êêè 3/2
  266. # r = ─────────── = ─────────,ïε = 1,ïy = ─── = 3/2, parabola
  267. ë2 + 2∙sin Θè1 + sin Θêêï1
  268. Ç B
  269.  15ïGive the eccentricity, directrix, and name of the conic,
  270. êêêër = 4/(12 + 15∙sin Θ).
  271.  
  272. êêêA)ïε = 1,ïy = 4/15,ïparabola
  273. êêêB)ïε = 4/5,ïy = 4/15,ïellipse
  274. êêêC)ïε = 5/4,ïy = 4/15,ïhyperbola
  275. êêêD)ïå of ç
  276. ü
  277.  
  278. êè 4êê1/3êêê 1/3
  279. # r = ───────────── = ─────────────,ïε = 5/4,ïy = ─── = 4/15, hyperbola
  280. ë12 + 15∙sin Θè1 + 5/4∙sin Θêêè5/4
  281. Ç C
  282. äïPlease draw the graphs of the following conics.
  283. â
  284.  
  285. êêêëPlease see Details.
  286. éSïTo draw the graph of r = 3/(2 - 2∙cos Θ), we would first find
  287. the eccentricity, directrix, and the name of the conic.ïKnowing this
  288. information will allow us to minimize the number of points we have to
  289. plot in order to get a graph.ïBy writing the equation in the form,
  290. r = (3/2)/(1 - cos Θ), we know ε = 1, x = -3/2, and that this is a pa-
  291. rabola.ïAt this point we know the symmetry of the shape of a parabola,
  292. êêêèand that it opens to the right as indicated
  293. êêêèby the minus sign in front of cos Θ.ïIt
  294. êêêèis generally sufficient to plot points for
  295. êêêèvalues of Θ = 0, π/2, π, 3π/2, and 2π.
  296. #êêêêïΘ │ï0ï│ π/2 │ïπï│ 3π/2 │ï2π
  297. #êêêêï──┼─────┼─────┼─────┼──────┼─────
  298. #êêêêïr │no pt│ 3/2 │ 3/4 │ 3/2ï│no pt
  299. @fig7503.bmp,28,130
  300. êêêèThese points are plotted on a polar coordinate
  301. êêêèsystem to produce the graph of the parabola in
  302. êêêèthe figure.
  303.  16êïDraw a graph of r = 4/(2 - 2∙cos Θ).
  304.  
  305. @fig7504.bmp,28,225
  306. @fig7505.bmp,28,234
  307. @fig7508.bmp,28,450
  308. üë First, find the eccentricity, directrix, and name.
  309. êè4êë 2
  310. #ïr = ─────────── = ─────────,ïε = 1,ïx = -2,ïparabola
  311. ë 2 - 2∙cos Θè1 - cos Θ
  312. #êêêêë Θ │ï0ï│ π/2 │ïπï│ 3π/2 │ï2π
  313. #Then find ordered pairs forê──┼─────┼─────┼─────┼──────┼─────
  314. #Θ = 0, π/2, π, 3π/2, and πê r │no pt│ï2ï│ï1ï│ï2è│no pt
  315.  
  316.  
  317.  
  318.  
  319.  
  320.  
  321. @fig7505.bmp,3000,3100
  322. Ç B
  323.  17êïDraw a graph of r = 4/(6 + 3∙cos Θ).
  324.  
  325. @fig7506.bmp,28,225
  326. @fig7507.bmp,28,234
  327. @fig7508.bmp,28,450
  328. üë First, find the eccentricity, directrix, and name.
  329. êè4êë 2/3
  330. #ïr = ─────────── = ─────────────,ïε = 1/2,ïx = 4/3,ïellipse
  331. ë 6 + 3∙cos Θè1 + 1/2∙cos Θ
  332. #êêêêë Θ │ï0ï│ π/2 │ïπï│ 3π/2 │ï2π
  333. #Then find ordered pairs forê──┼─────┼─────┼─────┼──────┼─────
  334. #Θ = 0, π/2, π, 3π/2, and πê r │ 4/9 │ 2/3 │ 4/3 │ 2/3ï│ 4/9
  335.  
  336.  
  337.  
  338.  
  339.  
  340.  
  341. @fig7506.bmp,3000,3100
  342. Ç A
  343.  18êïDraw a graph of r = 2/(3 - 4∙cos Θ).
  344.  
  345. @fig7509.bmp,28,225
  346. @fig7510.bmp,28,234
  347. @fig7508.bmp,28,450
  348. üêè First, ε = 4/3, x = -1/2, hyperbola.
  349.  
  350. #êêêêë Θ │ï0ï│ π/2 │ïπï│ 3π/2 │ï2π
  351. #êêêêë ──┼─────┼─────┼─────┼──────┼─────
  352. #êêêêë r │ -2ï│ 2/3 │ 2/7 │ 2/3ï│ -2
  353.  
  354. êêêêë Notice that we used symmetry to get
  355. êêêêë the left half of the hyperbola.
  356. @fig7509.bmp,1000,2000
  357. Ç A
  358.  
  359.