quote:
Op vrijdag 26 juni 2015 21:19 schreef GeorgeArArMartin het volgende:Gegeven is de parabool y
2 = 2p(x-a)
De lijn 3x + y = 12 is de poollijn van het punt P(-2,2) t.o.v. de parabool.
Bereken a en p.
Ik dacht aan y
Py = px + px
PDit levert 2y = p(x-a) + -2p; maar in het antwoordenboek staat 2y = p(x-a) + p(-2-a). Wat zie ik over het hoofd?
Laten we eerst eens kijken naar de vergelijking van de poollijn van een punt P(x
P; y
P) ten opzichte van de parabool met vergelijking
(1) y
2 = 2px
Vanuit een punt P buiten de parabool kunnen we twee raaklijnen k en l trekken aan de parabool, die de parabool raken in resp.de punten A en B. De rechte door de raakpunten A en B heet nu de poollijn van punt P ten opzichte van de parabool. Om de vergelijking van deze rechte door A en B te bepalen kunnen we als volgt te werk gaan.
De vergelijking van een rechte door punt P(x
P; y
P) met richtingscoëfficiënt m is te schrijven als
(2) y − y
P = m(x − x
P)
Als nu een rechte door punt P met richtingscoëfficiënt m een raaklijn is aan de parabool, dan is m gelijk aan het differentiaalquotiënt dy/dx = y' voor (1) in één van beide raakpunten. Impliciet differentiëren van beide leden van (1) naar x geeft
(3) 2yy' = 2p
en dus
(4) y' = p/y
als althans y ≠ 0. Merk op dat (1) een parabool voorstelt met de x-as als symmetrie-as en met de top in de oorsprong, zodat de y-as de raaklijn is aan de top van de parabool en y' dus inderdaad niet is gedefinieerd voor y = 0. Als (2) een raaklijn voorstelt aan de parabool met vergelijking (1) dan is m = y' = p/y en hebben we dus voor de coördinaten (x; y) van het raakpunt
(5) y − y
P = (p/y)·(x − x
P)
en daarmee
(6) y
2 − y
Py = p(x − x
P)
Maar nu voldoen de coördinaten (x; y) van elk van beide raakpunten niet alleen aan (6) maar ook aan (1) aangezien de raakpunten immers op de parabool liggen, en door substitutie van (1) in (6) volgt dus dat voor de coördinaten (x; y) van elk van beide raakpunten geldt
(7) 2px − y
Py = p(x − x
P)
oftewel
(8) y
Py = px + px
Pen aangezien een rechte is bepaald door twee punten is (8) dus inderdaad de gezochte vergelijking van de poollijn van het punt P(x
P; y
P) ten opzichte van de parabool met vergelijking y
2 = 2px.
Nu de vergelijking van de poollijn van een punt P(x
P; y
P) ten opzichte van een parabool met vergelijking
(9) y
2 = 2p(x − a)
De parabool met vergelijking (9) ligt a eenheden
naar rechts (dat is: in de richting van de positieve x-as) verschoven ten opzichte van de parabool met vergelijking (1) omdat we in (9) immers de x-waarden steeds a eenheden groter moeten nemen om op dezelfde y-waarden uit te komen als in (1).
Laten we nu het geheel bestaande uit de parabool met vergelijking (9) en het punt P(x
P; y
P) eens a eenheden
naar links (dat is: in de richting van de negatieve x-as) verschuiven. Dan gaat de parabool met vergelijking (9) over in de parabool met vergelijking (1) en gaat het punt P(x
P; y
P) over in een punt P'(x
P − a; y
P). Laten we nu verder de raaklijnen vanuit punt P' aan de parabool met vergelijking (1) k' en l' noemen en laten deze raaklijnen de parabool met vergelijking (1) raken in resp. de punten A' en B'. Dan is de rechte door A' en B' de poollijn van punt P'(x
P − a; y
P) ten opzichte van de parabool met vergelijking (1) en deze poollijn door A' en B' heeft dan in overeenstemming met (8) als vergelijking
(10) y
Py = px + p(x
P − a)
Verschuiven we nu het geheel bestaande uit de parabool met vergelijking (1), het punt P'(x
P − a; y
P) en de beide raaklijnen k' en l' vanuit P' aan de parabool met vergelijking (1) weer a eenheden
naar rechts, dan gaat punt P' weer over in punt P en gaat de parabool met vergelijking (1) weer over in de parabool met vergelijking (9). Ook gaan de beide raaklijnen k' en l' vanuit punt P' daarbij over in raaklijnen k en l vanuit punt P aan de parabool met vergelijking (9) en de beide raakpunten A' en B' van de raaklijnen k' resp. l' aan de parabool met vergelijking (1) gaan daarbij over in raakpunten A resp. B van de raaklijnen k resp. l aan de parabool met vergelijking (9). Maar dat betekent dus niets anders dan dat bij deze verschuiving ook de poollijn van punt P' ten opzichte van de parabool met vergelijking (1) overgaat in de poollijn van punt P ten opzichte van de parabool met vergelijking (9).
Nu hebben we al de vergelijking (10) van de poollijn van P' ten opzichte van de parabool met vergelijking (1) en als we de lijn met vergelijking (10) a eenheden
naar rechts verschuiven, dan moeten de x-waarden steeds a eenheden groter zijn om op dezelfde y-waarden uit te komen, zodat we dus een lijn krijgen met als vergelijking
(11) y
Py = p(x − a) + p(x
P − a)
en daarmee hebben we dan de gevraagde vergelijking van de poollijn van een punt P(x
P; y
P) ten opzichte van een parabool met als vergelijking y
2 = 2p(x − a) gevonden.
Nu is de opgave uiteraard niet moeilijk meer. Substitutie van x
P = −2 en y
P = 2 in (11) geeft als vergelijking voor de poollijn van het punt (−2; 2) ten opzichte van de parabool met vergelijking (9) na wat herleiding
(12) −½px + y = −pa − p
en aangezien is gegeven dat de vergelijking van deze poollijn is
(13) 3x + y = 12
vinden we dat moet gelden
(14) −½p = 3
en tevens
(15) −pa − p = 12
waaruit volgt
(16) p = −6
en
(17) a = 1