Yleinen toisen asteen yhtälö

Tarkastellaan sitten yleistä toisen asteen yhtälöä

, (1*)

jossa esiintyy siis edellisen tapauksen lisäksi myös ensimmäisen asteen termejä. Tällaisen yhtälön tutkiminen voidaan aloittaa kuten edellä, ts. etsitään ensin vastaavaan tasa-asteiseen toisen asteen yhtälöön liittyvä pääakselimuoto

.

Tämän jälkeen sijoitetaan muuttujien ja riippuvuudet muuttujista ja yhtälöön (1*). Lopuksi yritetään saatua yhtälöä muuntaa, yleensä neliöön täydentämällä, sievempään muotoon. Edellä olevien luokitukseen on nyt otettava oleellisena lisäyksenä seuraava mahdollisuus.

(5)   Jos toinen ominaisarvoista on positiivinen ja toinen nolla, esitys voidaan silloin saada tapauksen (3)   lisäksi myös muotoon

 

tai

 

ja kyseessä on silloin (kaikissa näissä tapauksissa) paraabeli. Se aukeaa sen muuttujan akselin suuntaan, joka esiintyy ilman neliöön korotusta.

Esimerkki 12.2.

Tutkitaan yhtälön

 

määräämää käyrää. Tämän yhtälön neliöosa on sama kuin esimerkissä 12.1, joten sieltä kopioidaan, että koordinaatistossa

 

ja

yhtälö on muotoa

 

eli

.

Muuttujien vaihtoa sitoo yhteen ehto

,

joten koko alkuperäinen yhtälö saadaan nyt muotoon

 

eli

.

Täydennetään sitten vasen puoli neliöiden summaksi, jolloin saadaan yhtälö

.

Valitsemalla uudet muuttujat

 

ja

 

saadaan lopulta pääakseliesitykseksi

.

Tästä näkyykin, että kyseessä on ellipsi. Sen keskipiste on pisteessä

,

sen pääakselit ovat vektorien ja suuntaiset (kulkien keskipisteen kautta) ja sen puoliakselien pituudet ja . Piirrä itsellesi havainnollistava kuva!

 

Edellä on tarkasteltu kahden muuttujan neliömuotoja. Samantapaista tarkastelua voidaan soveltaa useammankin muuttujan avulla muodostettuihin neliömuotolausekkeisiin. Nämä yhtälöt voidaan yleisesti kirjoittaa muotoon

,

missä on muuttujista muodostuva avaruuden vektori, on toisen asteen termien kertoimista (osa puolitettuna) muodostuva symmetrinen neliömatriisi ja on ensimmäisen asteen termien kertoimista muodostettu vektori.

Tällaisen yleisen toisen asteen yhtälön selvittäminen voidaan periaatteessa tehdä samalla tavalla kuin kahdelle muuttujalle, ts. diagonalisoidaan ensin matriisi , vaihdetaan diagonalisoinnissa tehdyn kannanvaihdon mukaisesti muuttujat ja yritetään sitten neliöimisillä saada näiden muuttujien ensimmäisen asteen termit pois. Esimerkiksi avaruudessa tulokseksi saadaan, että toisen asteen yhtälöt esittävät erilaisia pintoja, kuten ellipsoideja, hyperboloideja, paraboloideja, tasoja jne. Tarkemmat tarkastelut jätetään kuitenkin tässä yhteydessä tekemättä.