מהנדסת אופטיקה מתכננת מראה פרבולית (כגון מראה טלסקופ) המתוארת במערכת צירים על ידי המשוואה y² = 2px (כאשר p > 0), כך שציר x הוא ציר הסימטריה של הפרבולה וקודקודה בראשית הצירים. ידוע כי הנקודה M(2, 4) נמצאת על הפרבולה.
הציגו פתרון
- נציב את הנקודה M(2,4) במשוואה y²=2px: 4² = 2p·2, כלומר 16 = 4p.
- נבודד: p = 4.
- משוואת הפרבולה: y² = 2·4·x = 8x.
תשובה: p = 4; משוואת הפרבולה: y² = 8x.
הציגו פתרון
- לפי נוסחת הפרבולה y²=2px, המוקד נמצא בנקודה F(p/2, 0).
- נציב p=4: F(4/2, 0) = F(2,0).
- משוואת המדריך היא x = −p/2 = −4/2 = −2.
תשובה: F(2,0); מדריך: x = −2.
הציגו פתרון
- נגזור באופן סתום את המשוואה y²=8x לפי x: 2y·y' = 8, ומכאן y' = 4/y.
- נציב את שיעור ה-y של הנקודה M, כלומר y=4: y'(M) = 4/4 = 1.
- משוואת המשיק: y − 4 = 1·(x − 2), כלומר y = x + 2.
תשובה: y = x + 2.
הציגו פתרון
- לפי תכונת המוקד-מדריך, המרחק מ-M למוקד F שווה למרחק מ-M למדריך x=−2.
- המרחק מ-M(2,4) לישר x=−2 הוא 2−(−2)=4, ולכן גם MF=4 (רדיוס המעגל המבוקש).
- משוואת מעגל שמרכזו M(2,4) ורדיוסו 4: (x−2)² + (y−4)² = 16.
תשובה: (x − 2)² + (y − 4)² = 16.
הציגו פתרון
- נרשום את שני המרחקים: המרחק מ-P למוקד F(2,0) הוא √[(x−2)²+y²], והמרחק מ-P למדריך x=−2 הוא |x+2|.
- נשווה ונעלה בריבוע: (x−2)²+y² = (x+2)².
- נפתח את שני האגפים: x²−4x+4+y² = x²+4x+4, ולאחר צמצום x² ו-4 משני האגפים מתקבל y² = 8x.
- זוהי בדיוק משוואת הפרבולה מסעיף א', ומכאן שהפרבולה היא אכן המקום הגאומטרי של כל הנקודות השוות-מרחק מהמוקד ומהמדריך — זו ההגדרה הגאומטרית של פרבולה.
תשובה: y² = 8x — בדיוק משוואת הפרבולה הנתונה.
חלוקת הנקודות בין הסעיפים היא הערכה פנימית של MathHero — בשאלון הרשמי הניקוד ניתן לשאלה כולה.