微分積分学準備例

$f (x) = x^{2} - 6 x + k$

ステップ 1

双曲線の標準形を求めます。

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ステップ 1.1

変数を含むすべての項を方程式の左辺に移動させます。

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ステップ 1.1.1

方程式の両辺から $x^{2}$ を引きます。

$y - x^{2} = - 6 x + k$

ステップ 1.1.2

方程式の両辺に $6 x$ を足します。

$y - x^{2} + 6 x = k$

ステップ 1.1.3

方程式の両辺から $k$ を引きます。

$y - x^{2} + 6 x - k = 0$

ステップ 1.1.4

$6 x$ を移動させます。

$y - x^{2} - k + 6 x = 0$

ステップ 1.1.5

$y$ を移動させます。

$- x^{2} - k + y + 6 x = 0$

ステップ 1.2

$- x^{2} + 6 x$ の平方完成。

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ステップ 1.2.1

式 $a x^{2} + b x + c$ を利用して、 $a$ 、 $b$ 、 $c$ の値を求めます。

$a = - 1$

$b = 6$

$c = 0$

ステップ 1.2.2

放物線の標準形を考えます。

$a {(x + d)}^{2} + e$

ステップ 1.2.3

公式 $d = \frac{b}{2 a}$ を利用して $d$ の値を求めます。

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ステップ 1.2.3.1

$a$ と $b$ の値を公式 $d = \frac{b}{2 a}$ に代入します。

$d = \frac{6}{2 \cdot - 1}$

ステップ 1.2.3.2

右辺を簡約します。

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ステップ 1.2.3.2.1

$6$ と $2$ の共通因数を約分します。

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ステップ 1.2.3.2.1.1

$2$ を $6$ で因数分解します。

$d = \frac{2 \cdot 3}{2 \cdot - 1}$

ステップ 1.2.3.2.1.2

$\frac{3}{- 1}$ の分母からマイナス1を移動させます。

$d = - 1 \cdot 3$

ステップ 1.2.3.2.2

$- 1$ に $3$ をかけます。

$d = - 3$

ステップ 1.2.4

公式 $e = c - \frac{b^{2}}{4 a}$ を利用して $e$ の値を求めます。

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ステップ 1.2.4.1

$c$ 、 $b$ 、および $a$ の値を公式 $e = c - \frac{b^{2}}{4 a}$ に代入します。

$e = 0 - \frac{6^{2}}{4 \cdot - 1}$

ステップ 1.2.4.2

右辺を簡約します。

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ステップ 1.2.4.2.1

各項を簡約します。

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ステップ 1.2.4.2.1.1

$6$ を $2$ 乗します。

$e = 0 - \frac{36}{4 \cdot - 1}$

ステップ 1.2.4.2.1.2

$4$ に $- 1$ をかけます。

$e = 0 - \frac{36}{- 4}$

ステップ 1.2.4.2.1.3

$36$ を $- 4$ で割ります。

$e = 0 - - 9$

ステップ 1.2.4.2.1.4

$- 1$ に $- 9$ をかけます。

$e = 0 + 9$

ステップ 1.2.4.2.2

$0$ と $9$ をたし算します。

$e = 9$

ステップ 1.2.5

$a$ 、 $d$ 、および $e$ の値を頂点形 $- {(x - 3)}^{2} + 9$ に代入します。

$- {(x - 3)}^{2} + 9$

ステップ 1.3

$- {(x - 3)}^{2} + 9$ を方程式 $- x^{2} - k + y + 6 x = 0$ の中の $- x^{2} + 6 x$ に代入します。

$- {(x - 3)}^{2} + 9 - k + y = 0$

ステップ 1.4

両辺に $9$ を加えて、 $9$ を方程式の右辺に移動させます。

$- {(x - 3)}^{2} - k + y = 0 - 9$

ステップ 1.5

$0$ から $9$ を引きます。

$- {(x - 3)}^{2} - k + y = - 9$

ステップ 2

双曲線の形です。この形を利用して、双曲線の頂点と漸近線を求めるために使用する値を決定します。

$\frac{{(y - k)}^{2}}{a^{2}} - \frac{{(x - h)}^{2}}{b^{2}} = 1$

ステップ 3

この双曲線の中の値を標準形の値と一致させます。変数 $h$ は原点からのx補正値を、 $k$ は原点 $a$ からのy補正値を表します。

$a = 1$

$b = 1$

$k = 0$

$h = 3$

ステップ 4

双曲線の中心は $(h, k)$ の形に従います。 $h$ と $k$ の値に代入します。

$(3, 0)$

ステップ 5

中心から焦点までの距離 $c$ を求めます。

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ステップ 5.1

次の式を利用して双曲線の中心から焦点までの距離を求めます。

$\sqrt{a^{2} + b^{2}}$

ステップ 5.2

$a$ と $b$ の値を公式に代入します。

$\sqrt{{(1)}^{2} + {(1)}^{2}}$

ステップ 5.3

簡約します。

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ステップ 5.3.1

1のすべての数の累乗は1です。

$\sqrt{1 + {(1)}^{2}}$

ステップ 5.3.2

1のすべての数の累乗は1です。

$\sqrt{1 + 1}$

ステップ 5.3.3

$1$ と $1$ をたし算します。

$\sqrt{2}$

ステップ 6

対頂点を求めます。

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ステップ 6.1

双曲線の1番目の頂点は、 $a$ を $k$ に加えることで求められます。

$(h, k + a)$

ステップ 6.2

$h$ と $a$ 、および $k$ の既知数を公式に代入し、簡約します。

$(3, 1)$

ステップ 6.3

双曲線の2番目の頂点は、 $k$ から $a$ を引くことで求められます。

$(h, k - a)$

ステップ 6.4

$h$ と $a$ 、および $k$ の既知数を公式に代入し、簡約します。

$(3, - 1)$

ステップ 6.5

双曲線の交点は $(h, k \pm a)$ の形をとります。双曲線は2つの頂点をもちます。

$(3, 1), (3, - 1)$

ステップ 7

焦点を求めます。

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ステップ 7.1

双曲線の1番目の焦点は、 $c$ を $k$ に加えることで求められます。

$(h, k + c)$

ステップ 7.2

$h$ と $c$ 、および $k$ の既知数を公式に代入し、簡約します。

$(3, \sqrt{2})$

ステップ 7.3

双曲線の2番目の焦点は、 $k$ から $c$ を引くことで求められます。

$(h, k - c)$

ステップ 7.4

$h$ と $c$ 、および $k$ の既知数を公式に代入し、簡約します。

$(3, - \sqrt{2})$

ステップ 7.5

双曲線の焦点は $(h, k \pm \sqrt{a^{2} + b^{2}})$ の形をとります。双曲線は2つの焦点をもちます。

$(3, \sqrt{2}), (3, - \sqrt{2})$

ステップ 8

焦点パラメーターを求めます。

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ステップ 8.1

次の公式を利用して双曲線の焦点パラメータの値を求めます。

$\frac{b^{2}}{\sqrt{a^{2} + b^{2}}}$

ステップ 8.2

$b$ と $\sqrt{a^{2} + b^{2}}$ の値を公式に代入します。

$\frac{1^{2}}{\sqrt{2}}$

ステップ 8.3

簡約します。

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ステップ 8.3.1

1のすべての数の累乗は1です。

$\frac{1}{\sqrt{2}}$

ステップ 8.3.2

$\frac{1}{\sqrt{2}}$ に $\frac{\sqrt{2}}{\sqrt{2}}$ をかけます。

$\frac{1}{\sqrt{2}} \cdot \frac{\sqrt{2}}{\sqrt{2}}$

ステップ 8.3.3

分母を組み合わせて簡約します。

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ステップ 8.3.3.1

$\frac{1}{\sqrt{2}}$ に $\frac{\sqrt{2}}{\sqrt{2}}$ をかけます。

$\frac{\sqrt{2}}{\sqrt{2} \sqrt{2}}$

ステップ 8.3.3.2

$\sqrt{2}$ を $1$ 乗します。

$\frac{\sqrt{2}}{{\sqrt{2}}^{1} \sqrt{2}}$

ステップ 8.3.3.3

$\sqrt{2}$ を $1$ 乗します。

$\frac{\sqrt{2}}{{\sqrt{2}}^{1} {\sqrt{2}}^{1}}$

ステップ 8.3.3.4

べき乗則 $a^{m} a^{n} = a^{m + n}$ を利用して指数を組み合わせます。

$\frac{\sqrt{2}}{{\sqrt{2}}^{1 + 1}}$

ステップ 8.3.3.5

$1$ と $1$ をたし算します。

$\frac{\sqrt{2}}{{\sqrt{2}}^{2}}$

ステップ 8.3.3.6

${\sqrt{2}}^{2}$ を $2$ に書き換えます。

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ステップ 8.3.3.6.1

$\sqrt[n]{a^{x}} = a^{\frac{x}{n}}$ を利用し、 $\sqrt{2}$ を $2^{\frac{1}{2}}$ に書き換えます。

$\frac{\sqrt{2}}{{(2^{\frac{1}{2}})}^{2}}$

ステップ 8.3.3.6.2

べき乗則を当てはめて、指数 ${(a^{m})}^{n} = a^{m n}$ をかけ算します。

$\frac{\sqrt{2}}{2^{\frac{1}{2} \cdot 2}}$

ステップ 8.3.3.6.3

$\frac{1}{2}$ と $2$ をまとめます。

$\frac{\sqrt{2}}{2^{\frac{2}{2}}}$

ステップ 8.3.3.6.4

$2$ の共通因数を約分します。

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ステップ 8.3.3.6.4.1

共通因数を約分します。

$\frac{\sqrt{2}}{2^{\frac{2}{2}}}$

ステップ 8.3.3.6.4.2

式を書き換えます。

$\frac{\sqrt{2}}{2^{1}}$

ステップ 8.3.3.6.5

指数を求めます。

$\frac{\sqrt{2}}{2}$

ステップ 9

この双曲線は上下に開なので、漸近線は $y = \pm \frac{a (x - h)}{b} + k$ の形に従います。

$y = \pm 1 \cdot (x - (3)) + 0$

ステップ 10

簡約し、1番目の漸近線を求めます。

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ステップ 10.1

括弧を削除します。

$y = 1 \cdot (x - (3)) + 0$

ステップ 10.2

$1 \cdot (x - (3)) + 0$ を簡約します。

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ステップ 10.2.1

$1 \cdot (x - (3))$ と $0$ をたし算します。

$y = 1 \cdot (x - (3))$

ステップ 10.2.2

$x - (3)$ に $1$ をかけます。

$y = x - (3)$

ステップ 10.2.3

$- 1$ に $3$ をかけます。

$y = x - 3$

ステップ 11

簡約し、2番目の漸近線を求めます。

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ステップ 11.1

括弧を削除します。

$y = - 1 \cdot (x - (3)) + 0$

ステップ 11.2

$- 1 \cdot (x - (3)) + 0$ を簡約します。

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ステップ 11.2.1

式を簡約します。

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ステップ 11.2.1.1

$- 1 \cdot (x - (3))$ と $0$ をたし算します。

$y = - 1 \cdot (x - (3))$

ステップ 11.2.1.2

$- 1$ に $3$ をかけます。

$y = - 1 \cdot (x - 3)$

ステップ 11.2.2

分配則を当てはめます。

$y = - 1 x - 1 \cdot - 3$

ステップ 11.2.3

式を簡約します。

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ステップ 11.2.3.1

$- 1 x$ を $- x$ に書き換えます。

$y = - x - 1 \cdot - 3$

ステップ 11.2.3.2

$- 1$ に $- 3$ をかけます。

$y = - x + 3$

ステップ 12

この双曲線には2本の漸近線があります。

$y = x - 3, y = - x + 3$

ステップ 13

これらの値は双曲線をグラフ化し、解析するための重要な値を表しています。

中心： $(3, 0)$

頂点： $(3, 1), (3, - 1)$

焦点： $(3, \sqrt{2}), (3, - \sqrt{2})$

偏心： $(3, \sqrt{2}), (3, - \sqrt{2})$

焦点のパラメータ： $\frac{\sqrt{2}}{2}$

漸近線： $y = x - 3$ 、 $y = - x + 3$

ステップ 14

微分積分学準備 例

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