x^2 /5 + y^2 /16 = 1 elipsinin y = 2x - 8 doğrusuna en yakın noktasının koordinatlarını bulunuz.
Çözüm
I. yol
Elipsin verilen doğruya en yakın noktası,
doğruya paralel teğetlerinden birinin değme noktasıdır.
Elipsin, doğruya paralel teğetlerinin eğimi,
y'nin x'e göre türevi olup 2'ye eşittir.
2x/5 + 2y.y'/16 = 0 ise y' = -16x /5y = 2 ise y = -8x/5.
Bu y değeri elips denkleminde yerine konursa
x1 = -5/3, x2 = 5/3 ve y1 = 8/3, y2 = -8/3 bulunur.
Grafikler göz önüne getirildiğinde,
(x2,y2) noktasının doğruya en yakın nokta olduğu görülür.
x2 + y2 = -1 olur.
II. yol
Elipsin verilen doğruya en yakın noktası,
doğruya paralel olan köşegenin eşleniğinin
elipsi kestiği noktalardan biridir.
x^2 /a^2 + y^2 /b^2 = 1 elipsinin bir köşegeninin
eğimi m ise, bunun eşleniğinin eğimi
m' = -b^2 /(a^2 .m) dir.
Burada özel bir durum akıl karıştırabilir:
Elips denkleminde x^2 ile y^2 nin paydasındaki
sayılardan büyüğü, büyük yarı eksen uzunluğuna ait olup a^2 dir.
Elipsin odakları da a^2 nin payında belirtilen eksen üzerindedir.
Bunun sonucu olarak;
x^2 /b^2 + y^2 /a^2 = 1 elipsinin bir köşegeninin
eğimi m ise, bunun eşleniğinin eğimi
m' = -a^2 /(b^2 .m) olur.
O halde;
x^2 /5 + y^2 /16 = 1 elipsinin y = 2x - 8 doğrultusuna
paralel köşegeninin eşleniğinin denklemi
y = -16.x/(5.2) ise y = -8x/5 olur.
Bu köşegen ile elipsin kesim noktaları
(-5/3, 8/3) ve (5/3, -8/3) olup
bunlardan ikincisi aranan noktadır.
III. yol
Elipsin verilen doğruya en yakın noktası,
doğruya paralel teğetlerinden birinin değme noktasıdır.
Elipsin y = 2x - 8 doğrusuna paralel bir teğeti
y = 2x + n olsun. (1)
x^2 /5 + y^2 /16 = 1 (2)
(1) doğrusu ile (2) elipsinin kesim noktalarının
apsislerini veren denklemin diskriminantı sıfıra eşitlenirse,
n1 = -6 ve n2 = 6 bulunur.
Bunlardan n = -6 alınarak bulunacak kök,
elipsin doğruya en yakın noktasının apsisi olur.