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coniques - mathématiques.

Publié le 25/04/2013

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coniques - mathématiques. 1 PRÉSENTATION coniques, courbes planes obtenues par l'intersection d'un cône de révolution avec un plan ne contenant pas le sommet du cône. Les coniques se rencontrent dans plusieurs domaines de la physique, notamment en optique et en mécanique céleste. 2 CLASSIFICATION DES CONIQUES Considérons un cône de révolution, et notons ? l'angle entre l'axe et la génératrice du cône. Si le cône est coupé par un plan qui forme avec l'axe un angle supérieur à ?, l'intersection est une courbe fermée appelée ellipse. Si le plan est perpendiculaire à l'axe, l'intersection est un cercle, que l'on considère comme un cas particulier d'ellipse. Si le plan coupe l'axe selon un angle égal à ?, de sorte que le plan est parallèle à la surface latérale du cône, l'intersection est une courbe ouverte appelée parabole. Si le cône est coupé par un plan parallèle à son axe ou formant avec l'axe un angle inférieur à ?, l'intersection est une hyperbole. Dans ce cas, les deux nappes du cône étant coupées par le plan, il en résulte que l'hyperbole a deux branches, qui sont chacune de longueur infinie. 3 DÉFINITION MÉTRIQUE Les coniques étant des courbes planes, on peut les définir sans recourir à la figure tridimensionnelle du cône. Une de ces définitions fait appel aux notions de foyer et de directrice. Soient D une droite du plan, F un point du plan n'appartenant pas à (D), et e un réel strictement positif. La conique de foyer F et de directrice (D) est l'ensemble des points M du plan tels que MF / MH = e, où H est le projeté orthogonal de M sur (D) (MH est donc la distance de M à la droite D). e est appelé l'excentricité de la conique. -- Si e = 1, la conique est une parabole ; -- si e > 1, c'est une hyperbole ; -- si e < 1, il s'agit d'une ellipse. Le cercle est une ellipse particulière dont les foyers seraient confondus, la directrice étant rejetée à l'infini. Son excentricité est nulle. Toutes les coniques ont au moins un axe de symétrie : la perpendiculaire à la directrice passant par le foyer. L'intersection de la conique par cet axe s'appelle sommet (un pour la parabole, deux pour l'ellipse et l'hyperbole). Voir cercle ; ellipse ; hyperbole ; parabole (mathématiques). 4 ÉQUATIONS CARTÉSIENNES ET RÉDUITES Dans un repère cartésien (voir coordonnées), les coniques ont une équation, appelée équation cartésienne, de la forme : ax2 + by2 +cxy + dx +fy + g = 0 avec a, b, c, d, f et g, 6 réels (voir nombres), a, b et c étant non tous nuls. Notons O le milieu de [S1S2], S1 et S2 étant les sommets de la conique (ellipse ou hyperbole). On appelle foyer secondaire F' le point symétrique de F par rapport au point O. Considérons alors le repère orthonormé d'origine O et dont l'axe des abscisses est l'axe focal (droite contenant les foyers), orienté de O vers le foyer F (situé à la droite de O). Si la conique est une parabole, on choisit le repère ayant pour origine le sommet de la parabole, et pour axe des ordonnées l'axe de symétrie de la parabole. Dans ces repères appropriés, les équations des coniques, appelées équations réduites, deviennent : La lettre p est appelée le paramètre de la parabole. 5 APPLICATIONS Les coniques ont de nombreuses propriétés mathématiques et sont très fréquemment rencontrées en physique. Par exemple, en astronomie, d'après les lois de Kepler, la trajectoire d'un satellite naturel, tel qu'une planète ou une comète, est toujours une conique (voir orbite). En astronautique, il en va de même pour les satellites artificiels ou les sondes spatiales. En optique, on utilise les propriétés des coniques ou des surfaces qu'elles engendrent (notamment les paraboloïdes de révolution) pour construire des miroirs ou des antennes qui, par réflexion, concentrent la lumière ou des ondes électromagnétiques ou émettent celles-ci en un faisceau rigoureusement parallèle. Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation. Tous droits réservés.

« — Si e = 1, la conique est une parabole ; — si e > 1, c’est une hyperbole ; — si e < 1, il s’agit d’une ellipse. Le cercle est une ellipse particulière dont les foyers seraient confondus, la directrice étant rejetée à l’infini.

Son excentricité est nulle. Toutes les coniques ont au moins un axe de symétrie : la perpendiculaire à la directrice passant par le foyer.

L’intersection de la conique par cet axe s’appelle sommet (un pour la parabole, deux pour l’ellipse et l’hyperbole). Voir cercle ; ellipse ; hyperbole ; parabole (mathématiques). 4 ÉQUATIONS CARTÉSIENNES ET RÉDUITES Dans un repère cartésien ( voir coordonnées), les coniques ont une équation, appelée équation cartésienne, de la forme : ax2 + by2 +cxy + dx +fy + g = 0 avec a, b, c, d, f et g, 6 réels ( voir nombres), a, b et c étant non tous nuls. Notons O le milieu de [S 1S2], S 1 et S 2 étant les sommets de la conique (ellipse ou hyperbole).

On appelle foyer secondaire F’ le point symétrique de F par rapport au point O.

Considérons alors le repère orthonormé d’origine O et dont l’axe des abscisses est l’axe focal (droite contenant les foyers), orienté de O vers le foyer F (situé à la droite de O).

Si la conique est une parabole, on choisit le repère ayant pour origine le sommet de la parabole, et pour axe des ordonnées l’axe de symétrie de la parabole.

Dans ces repères appropriés, les équations des coniques, appelées équations réduites, deviennent : La lettre p est appelée le paramètre de la parabole. 5 APPLICATIONS Les coniques ont de nombreuses propriétés mathématiques et sont très fréquemment rencontrées en physique.

Par exemple, en astronomie, d’après les lois de Kepler, la trajectoire d’un satellite naturel, tel qu’une planète ou une comète, est toujours une conique ( voir orbite).

En astronautique, il en va de même pour les satellites artificiels ou les sondes spatiales.

En optique, on utilise les propriétés des coniques ou des surfaces qu’elles engendrent (notamment les paraboloïdes de révolution) pour construire des miroirs ou des antennes qui, par réflexion, concentrent la lumière ou des ondes électromagnétiques ou émettent celles-ci en un faisceau rigoureusement parallèle. Microsoft ® Encarta ® 2009. © 1993-2008 Microsoft Corporation.

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