Что значит "линии второго порядка"

плоские линии, прямоугольные координаты точек которых удовлетворяют алгебраическому уравнению 2-й степени. Среди линий второго порядка эллипсы (в частности, окружности), гиперболы, параболы.

плоские линии, декартовы прямоугольные координаты которых удовлетворяют алгебраическому уравнению 2-й степени

a11x2 + a12xy + a22y2 + 2a13x + 2a23y + a11 = 0. (*)

Уравнение (*) может и не определять действительного геометрического образа, но для сохранения общности в таких случаях говорят, что оно определяет мнимую Л. в. п. В зависимости от значений коэффициентов общего уравнения (*) оно может быть преобразовано с помощью параллельного переноса начала и поворота системы координат на некоторый угол к одному из 9 приведённых ниже канонических видов, каждому из которых соответствует определённый класс линий. Именно,

нераспадающиеся линии:

═≈ эллипсы,

═≈ гиперболы,

y2 = 2px ≈ параболы,

═≈ мнимые эллипсы;

распадающиеся линии:

═≈ пары пересекающихся прямых,

═≈ пары мнимых пересекающихся прямых,

x2 - а2 = 0 ≈ пары параллельных прямых,

x2 + а2 = 0 ≈ пары мнимых параллельных прямых,

x2 = 0 ≈ пары совпадающих параллельных прямых.

Исследование вида Л. в. п. может быть проведено без приведения общего уравнения к каноническому виду. Это достигается совместным рассмотрением значений т. н. основных инвариантов Л. в. п. ≈ выражений, составленных из коэффициентов уравнения (*), значения которых не меняются при параллельном переносе и повороте системы координат:

,

S = a11 + a22, (aij = aji).

Так, например, эллипсы, как нераспадающиеся линии, характеризуются тем, что для них D ¹ 0; положительное значение инварианта d выделяет эллипсы среди других типов нераспадающихся линий (для гипербол d < 0, для парабол d = 0). Различить случаи действительного или мнимого эллипсов позволяет сопоставление знаков инвариантов D и S: если D и S разных знаков, эллипс действительный; эллипс мнимый, если D и S одного знака.

Три основные инварианта D, d и S определяют Л. в. п. (кроме случая параллельных прямых) с точностью до движения евклидовой плоскости: если соответствующие инварианты D, d и S двух линий равны, то такие линии могут быть совмещены движением. Иными словами, эти линии эквивалентны по отношению к группе движений плоскости (метрически эквивалентны).

Существуют классификации Л. в. п. с точки зрения др. групп преобразований. Так, относительно более общей, чем группа движений, ≈ группы аффинных преобразований ≈ эквивалентными являются любые две линии, определяемые уравнениями одного канонического вида. Например, две подобные Л. в. п. (см. Подобие ) считаются эквивалентными. Связи между различными аффинными классами Л. в. п. позволяет установить классификация с точки зрения проективной геометрии , в которой бесконечно удалённые элементы не играют особой роли. Действительные нераспадающиеся Л. в. п.: эллипсы, гиперболы и параболы образуют один проективный класс ≈ класс действительных овальных линий (овалов). Действительная овальная линия является эллипсом, гиперболой или параболой в зависимости от того, как она расположена относительно бесконечно удалённой прямой: эллипс пересекает несобственную прямую в двух мнимых точках, гипербола ≈ в двух различных действительных точках, парабола касается несобственной прямой; существуют проективные преобразования, переводящие эти линии одна в другую. Имеется всего 5 проективных классов эквивалентности Л. в. п. Именно,

невырождающиеся линии

(x1, x2, x3 ≈ однородные координаты):

x12 + x22 ≈ x32 = 0 ≈ действительный овал,

x12 + x22 + x32 = 0 ≈ мнимый овал,

вырождающиеся линии:

x12 ≈ x22 = 0 ≈ пара действительных прямых,

x12 + x22 = 0 ≈ пара мнимых прямых,

x12 = 0 ≈ пара совпадающих действительных прямых.

Кроме аналитического способа определения Л. в. п., то есть заданием уравнения, существуют и др. способы. Например, эллипс , гипербола и парабола могут быть получены как сечения конуса плоскостью ≈ конические сечения .

Лит.: Александров П. С., Лекции по аналитической геометрии..., М., 1968; Ефимов Н. В., Краткий курс аналитической геометрии, 5 изд., М., 1960.

А. Б. Иванов.