Formulaire - Tout sur les coniques

Réduction de l'équation d'une conique

Soit une courbe (C) dans le plan d'équation

dont on cherche à connaitre la nature et les éléments caractéristiques. On commence par calculer le discriminant de la conique :

On distingue 3 cas :

: (C) est du genre ellipse, c'est-à-dire (C) est ou une ellipse, ou un point, ou l'ensemble vide;
: (C) est du genre hyperbole, c'est-à-dire (C) est ou une hyperbole ou la réunion de deux droites concourantes.
: (C) est du genre parabole, c'est-à-dire (C) est ou une parabole, ou la réunion de deux droites parallèles, ou une droite, ou l'ensemble vide.

Pour déterminer l'équation réduite, on trouve d'abord un changement de repère par rotation qui élimine les termes en xy. Pour cela, on considère

défini par

Si un point M a pour coordonnées (x,y) dans le repère initial et (X,Y) dans le repère obtenu après rotation d'angle

, alors on a la relation suivante :

Dans le nouveau repère, la courbe a pour équation

Il faut alors distinguer plusieurs cas :

Si le produit AC est non-nul (ce qui correspond au genre ellipse ou hyperbole), on peut reconnaitre deux fois le début d'un trinôme du second degré :
En effectuant un nouveau changement de repère par translation, ie en posant
on obtient l'équation réduite
On peut alors discuter...
Si le produit AC est nul, alors par exemple A=0, et on effectue seulement la translation sur la seconde coordonnée. On trouve une équation réduite de la forme
facile à analyser.

Equation polaire

Soit (C) une conique de foyer F, d'excentricité e et de directrice D. Cette conique admet une équation polaire "facile" dans un repère orthonormé de centre son foyer F. Soit K le projeté orthogonal de F sur la directrice D. On note

Alors l'équation polaire de la conique est :

Parabole

Equation réduite : soit H le projeté orthogonal de F sur la directrice D et notons p=FH. Dans le repère orthonormé de centre le milieu de [FH] et où F a pour coordonnées F(p/2,0), l'équation de la parabole est y²=2px.
Foyer, directrice, sommet : dans le repère précédent, le foyer a pour coordonnées F(p/2,0), la directrice a pour équation x=-p/2, et le sommet de la parabole est le centre du repère.
Tangente : l'équation de la tangente en un point (x₀,y₀) de la parabole est
Paramétrage de la parabole : dans le repère précédent, la parabole peut se décrire par la courbe paramétrée :

Ellipse

Equation réduite :
Liens entre les différents paramètres :
Foyers, directrices, sommets : dans le repère précédent, les foyers ont pour coordonnées F(c,0) et F'(-c,0), les directrices ont pour équation x=a²/c et x=-a²/c. Les sommets sont les points (a,0), (-a,0), (b,0) et (-b,0).
Tangente : l'équation de la tangente en un point (x₀,y₀) de l'ellipse est
Paramétrage de la parabole : dans le repère précédent, l'ellipse peut se décrire par la courbe paramétrée :

Hyperbole

Equation réduite :
Liens entre les différents paramètres :
Foyers, directrices, sommets, asymptotes : dans le repère précédent, les foyers ont pour coordonnées F(c,0) et F'(-c,0), les directrices ont pour équation x=a²/c=a/e et x=-a²/c=-a/e. Les sommets sont les points (a,0), (-a,0). Les asymptotes ont pour équation
Tangente : l'équation de la tangente en un point (x₀,y₀) de l'hyperbole est
Paramétrage de la parabole : dans le repère précédent, l' hyperbole peut se décrire par la courbe paramétrée :