La parábola (1ºBach)
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- | La concentración de la radiación solar en un punto, mediante un reflector parabólico tiene su aplicación en pequeñas cocinas solares y grandes centrales captadoras de energía solar. | + | |
Analogamente, una fuente emisora situada en el foco, enviará un haz de rayos paralelos al eje: diversas lámparas y faros tienen espejos con superficies parabólicas reflectantes para poder enviar haces de luz paralelos emanados de una fuente en posición focal. Los rayos convergen o divergen si el emisor se deplaza de la posición focal. | Analogamente, una fuente emisora situada en el foco, enviará un haz de rayos paralelos al eje: diversas lámparas y faros tienen espejos con superficies parabólicas reflectantes para poder enviar haces de luz paralelos emanados de una fuente en posición focal. Los rayos convergen o divergen si el emisor se deplaza de la posición focal. | ||
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Tabla de contenidos |
La parábola
Propiedad de la parábola:
En la siguiente escena vamos a ver una propiedad de la parábola en la que veremos como cualquier "rayo" perpendicular a la directriz que impacte en la curva se refleja y va a parar a su foco.
![](/wikipedia/images/thumb/d/dd/Geogebra.png/22px-Geogebra.png)
Escena que muestra la propiedad de la parábola de que cualquier "rayo" perpendicular a la directriz que impacte en la curva se refleja y va a parar a su foco.
Aplicaciones prácticas:
UnLas aplicaciones de que la tangente refleja los rayos paralelos al eje de la parábola en dirección al foco son muchas:
- Las antenas satelitales y radiotelescopios aprovechan el principio concentrando señales recibidas desde un emisor lejano en un receptor colocado en la posición del foco.
- La concentración de la radiación solar en un punto, mediante un reflector parabólico tiene su aplicación en pequeñas cocinas solares y grandes centrales captadoras de energía solar.
Analogamente, una fuente emisora situada en el foco, enviará un haz de rayos paralelos al eje: diversas lámparas y faros tienen espejos con superficies parabólicas reflectantes para poder enviar haces de luz paralelos emanados de una fuente en posición focal. Los rayos convergen o divergen si el emisor se deplaza de la posición focal.
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Ejercicio:
En la figura se puede observar la trayectoria de un proyectil (cuya velocidad de salida es constante). Prueba a modificar el ángulo de inclinación inicial.
- ¿Para qué inclinación se obtiene el alcance máximo?
Activa el trazo de para comprobar la zona de alcance de los proyectiles.
- ¿Qué tipo de curva limita esa zona "de seguridad"?
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Excentricidad de la parábola
La excentricidad de la parábola es el cociente entre y
. En consecuencia, la excentricidad de la parábola es siempre igual a 1.
![e=\cfrac{c}{a}=1](/wikipedia/images/math/3/3/e/33ec53d9356e47eab1c341c08ba1a718.png)
Ecuaciones de la parábola
Ecuación reducida de la parábola
Ecuación reducida de la parábola
- La ecuación de una parábola con foco en el eje de abscisas, directriz paralela al eje de ordenadas y vértice en el origen de coordenadas, es:
|
Recordemos que . Por tanto, las coordenadas del foco y la ecuación de la directiz son:
![F \Big( \cfrac{p}{2},0 \Big) \qquad d: \; x=-\cfrac{p}{2}](/wikipedia/images/math/1/0/7/10777feb8d2e2f74d883f046c5a923fe.png)
Como cualquier punto de la parábola cumple que:
![d(P,F)=d(P,d)\,](/wikipedia/images/math/f/0/1/f01aaad7f5b64cf853aa8ae396ac832b.png)
Sustituyendo las distancias por su fórmula matemática, tenemos:
![\sqrt{\Big( x-\cfrac{p}{2}}\Big)^2+y^2=x+\cfrac{p}{2}](/wikipedia/images/math/2/5/f/25f86ea960939c2f5d87ada6a6d1a43d.png)
Elevando ambos miembros al cuadrado:
![x^2-\cfrac{p^2}{4}-px+y^2=x+\cfrac{p^2}{4}+px](/wikipedia/images/math/6/a/5/6a523108e5dcc2cd70b814786422e7f0.png)
Y simplificando:
![y^2=2px\,](/wikipedia/images/math/1/e/c/1ecb0622398d348c55c2b93de976dd63.png)
Actividad interactiva: Ecuación reducida de la parábola
Actividad 1: En la siguiente escena vamos a calcular la ecuación reducida de la parábola con distancia del foco a la directriz
![]() Actividad: La ecuación reducida viene dada por la fórmula: ![]() Sustituyendo ![]() Puedes ver su gráfica en la siguente escena: Ejercicio:
|
Ecuación de la parábola con el vértice desplazado del origen de coordenadas
Ecuación de la parábola con el vértice desplazado del origen de coordenadas
- La ecuación de una parábola con directriz paralela al eje de ordenadas y vértice en el el punto
, es:
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Ecuación de la parábola con eje de simetría vertical
Ecuación de la parábola con eje de simetría vertical
- La ecuación de una parábola con directriz paralela al eje de abscisas y vértice en el el punto
, es:
|
Esta ecuación también se puede expresar de la siguiente manera:
Ecuación de la parábola con eje de simetría vertical
- La ecuación de una parábola con directriz paralela al eje de abscisas y vértice en el el punto
, es:
|
donde
Basta con desarrollar la ecuación
![(x-\alpha)^2=2p(y-\beta)\,](/wikipedia/images/math/4/5/5/4559fe8e1c913888dfcf07ec124b5bda.png)
![x^2 -2 \alpha x + \alpha^2=2py-2p \beta\,](/wikipedia/images/math/7/f/b/7fb8301ef396e62386c6d7c68ac2c100.png)
![x^2 -2 \alpha x + \alpha^2 +2p \beta=2py \,](/wikipedia/images/math/9/a/4/9a4f49a07ce833e7e9aab8000d4582e2.png)
Despejando :
![y=\cfrac{1}{2p}x^2 -\cfrac{\alpha}{p} x + \cfrac{\alpha^2 +2p \beta}{2p}](/wikipedia/images/math/1/9/c/19c53f332722515a616b6ab798608e6f.png)
donde basta con llamar:
Proposición
- Las coordenadas vértice
, de una parábola con directriz paralela al eje de abscisas
, son:
![\alpha = \frac{-b}{2a}; \ \ \beta = \frac{4ac - b^2}{4a}](/wikipedia/images/math/5/d/d/5dddcca1b2635c1dc9702ef87dd6744c.png)
Partiendo del resultado anterior en el que teníamos que:
Despejando de la primera ecuación:
Despejando de la segunda ecuación:
![\beta \,](/wikipedia/images/math/8/1/b/81b4c8dd7cbec41cae5ef37da5644e99.png)
![\beta=c-\cfrac{\alpha^2}{2p}=c-\cfrac{\cfrac{b^2}{4a^2}}{\cfrac{1}{a}}=c-\cfrac{b^2}{4a}=\cfrac{4ac-b^2}{4a}](/wikipedia/images/math/e/1/e/e1e18328a79c45662bf7566fcbbcdf2f.png)
Construcciones de la parábola
Actividad interactiva: Construcciones de la parábola
Actividad 1: Método basado en su definición como lugar geométrico.
Actividad: Activa la traza, desliza el punto P y observa.
Actividad 2: La parábola como envolvente.
Actividad: Desliza el punto P y observa. Activa el trazo de la perpendicular a PF por P y vuelve a deslizar el punto P
Tras pulsar sobre para volver a la figura inicial, modifica la posición de F o de la recta directriz y repite lo anterior.
Actividad 3: La parábola generada por el centro de una circunferencia.
Actividad: Desliza el punto P y observa.
Activa el trazo del centro de la circunferencia y vuelve a deslizar el punto P.
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