Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

2582

.pdf
Скачиваний:
6
Добавлен:
15.11.2022
Размер:
1.88 Mб
Скачать

y +1 = −

3

(x 3), 3x +4 y 5

= 0.

 

4

 

 

Пусть х, у текущие координаты

точки на искомой

прямой, тогда расстояние от этой точки до прямой, проходящей через точку А, находится по формуле

d = Ax + By +C . A2 + B2

Подставляя

сюда значение

d = 3 и коэффициенты

А,В,С, находим

3 =

 

3x +4 y 5

 

 

или, раскрывая

модуль,

 

 

 

5

 

 

 

 

 

 

15 = 3x +4 y 5 и 15 = 3x 4 y +5

 

 

Отсюда имеем 3x +4 y 20 = 0 и 3x +4 y +10 = 0.

4.6. Через

 

 

точку

пересечения

прямых

2x y +3 = 0 и x + y 2 = 0.

провести

прямую,

перпендикулярную прямой 3x 4 y 7 = 0.

Решение. Пользуясь уравнением (9), запишем уравнение пучка прямых, проходящих через точку пересечения данных прямых

2x y +3 +λ(x + y 2)= 0 или (2 +λ)x +(λ 1)y +3 2λ = 0.

Угловой коэффициент пучка прямых k = −

2 +λ

, а угловой

λ 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

коэффициент перпендикулярной прямой

k

= 3 .

По условию

 

 

 

 

 

 

 

1

4

 

 

 

 

 

 

 

2 +λ

 

 

перпендикулярностиk = −

1

,

откуда

=

3 , а λ =10

 

λ 1

 

k

 

 

 

 

4

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подставляя найденное значение λ

в уравнение пучка,

получаем уравнение искомой прямой

12х+9 у17 = 0 .

4.7. Даны две вершины треугольника А(-4;2) и В(2;-5) и

 

 

 

8

; 2

 

Найти третью вершину С

точка пересечения высот М

3

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и расстояние ее от биссектрисы угла А.

111

Решение. По уравнению прямой, проходящей через две

точки A и В, находим

y 2

 

=

x +4

,

y = −

7 x

8 .

5 2

 

 

2 +4

 

 

6

3

Используя условие

 

перпендикулярности (7), из

уравнения пучка прямых (8) находим уравнение перпендикуляра МС к прямой АВ, проходящего через точку М

 

6

 

8

 

 

 

(рис. 3.23) y +2 =

 

x

 

 

,

6x 7 y 30 = 0.

7

3

 

 

 

 

 

Рис. 3.23

Уравнение перпендикуляра ВМ к прямой АС находим по уравнению прямой проходящей через две точки В и М

y +5

=

x 2

,

y = −

9 x 14.

2 +5

 

8

2

 

 

2

 

3

 

 

 

Учитывая, что прямые АС и ВМ перпендикулярны (7), из уравнения пучка прямых, проходящих через точку А, находим уравнение стороны АС

y 2 = − 2 (x +4), 2x +9 y 10 = 0.

 

9

Решая совместно уравнения прямых АС и МС, находим

координаты точки C (5;0). Подставляя уравнения сторон АВ и

AC в формулу (12), находим уравнение биссектрисы угла А

7x +6 y +16

= − 2x +9 y 10 , 3x +5y +2 = 0.

49 +36

4 +81

Расстояние точки С от биссектрисы находим по формуле (11)

112

d =

 

3 5 +5 0 +2

 

=

17

=

34

.

 

 

 

9 +25

 

34

2

 

 

 

 

 

 

4.8. Пересечение медиан в точке M (3;3), а x y 2 = 0 и 7x y 8 = 0 - уравнения двух сторон треугольника. Найти

уравнение третьей стороны.

Решение. Найдем точку пересечения известных сторон треугольника и обозначим ее за A (рис. 3.24)

 

 

Рис. 3.24

 

 

x y 2

= 0,

x =1, y = −1.

Точка пересечения

медиан

 

 

7x y 8 = 0,

 

 

 

 

делит их в отношении 2:1, поэтому AM : MD = 2 :1,

отсюда

λ = 2

 

 

 

 

 

xD = (1+λ)xM xA =

3 3 1 = 4, yD

= (1+λ)yM yA = 3 3 +1 = 5.

λ

 

2

λ

 

2

Координаты точек C и B удовлетворяют уравнениям

прямых AC и AB

 

 

 

 

 

7xc yc 8 = 0, и xB yB 2 = 0.

 

 

Точка

D делит отрезок CB пополам

xc + xB = xD =8,

yc + yB = 2 yD =10.

 

 

 

 

Решая

эти

четыре

уравнения

относительно

xC , yC , xB , yB ,

находим координаты точек C и B :

 

 

 

xC = 2, yC = 6, xB = 3, yB = 4.

 

 

 

 

113

 

 

 

xA =1, yA =1; xB = 32 , yB = 2.

Используя уравнение прямой, проходящей через две точки, находим уравнение прямой BC

 

y 4

=

x 6

, x +2 y 14 = 0.

 

 

6 4

2 6

 

 

 

 

 

 

 

4.9. Через точку

 

3;

5

провести прямую

так,

M

 

 

 

 

 

 

2

 

 

чтобы середина ее отрезка между прямыми 2x + y 3 = 0 и 2x + y 5 = 0 лежала на прямой 2x y 1 = 0 .

Решение. Проведем параллельные прямые на плоскости Oxy (рис. 3.25) и найдем точки пересечения A, B с

третьей прямой.

Для этого решим системы уравнений

2x + y 3 = 0,2x y 1 = 0,

2x + y 5 = 0,2x y 1 = 0,

Поскольку середина отрезка искомой прямой между параллельными прямыми лежит на прямой AB , то из равенства треугольников ACN и BDN следует, что точка пересечения N делит прямую AB пополам. Найдем ее координаты

xN = xA +2 xB = 54 , yN = yA +2 yB = 32 .

Рис. 3.25

114

Подставляя

координаты

точек

M

 

и

 

N

уравнение

прямой, проходящей через две точки, получим

 

 

 

 

y

3

 

x

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

=

 

4

, 8x +34 y 61 = 0.

 

5

3

3

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4.10. Даны уравнения двух

сторон

параллелограмма

2x + y +9 = 0 и x y

3 = 0 и точка

M

 

7

,

7

 

пересечения

 

 

 

 

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

его диагоналей. Составить уравнения двух других сторон параллелограмма.

Решение. Поскольку заданные стороны параллелограмма не параллельны, то найдем точку A их пересечения (рис. 3.26)

 

 

 

 

 

 

Рис. 3.26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2x + y +

9 = 0,

xA

= −2, yA = −5.

 

 

 

 

 

 

 

y 3 = 0,

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Диагонали параллелограмма при пересечении делятся

пополам. Отсюда координаты точки C

 

 

 

 

 

 

x

= 2x

x

A

= −2

7 +2

= −5, y

= 2 y

M

y

A

= 2

7

+5 =12.

C

M

 

 

2

 

C

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Уравнения прямых BC и CD находим из уравнения пучка прямых проходящих через точку C . Прямая BC параллельна

115

AD , угловой

коэффициент которой

k = −2 ,

следовательно

y 12 = 2(x +5), 2x + y 2 = 0.

 

 

Прямая

CD параллельна AB ,

угловой

коэффициент

которой k =1,

y 12 = x +5, x y +17 = 0.

 

4.11. Даны две вершины треугольника A(5;1), B (1;3) и точка M (3; 4) пересечения его медиан. Составить уравнения

сторон треугольника.

Решение. Построим заданные точки (рис. 3.27). Медиана проходит через точку M и делит сторону AB пополам в точке D . Зная координаты точек A и B , находим координаты точки D

xD = xA +2 xB = 5 2+1 = 3, yD = yA +2 yB = 1+2 3 = 2.

Рис. 3.27

Рис. 3.28

Известно, что в треугольнике, точка пересечения медиан делит их в отношении 2 :1. Если обозначить за C

третью вершину треугольника, то будем иметь CMMD = 12 = λ .

Отсюда, по формулам деления отрезка в заданном отношении, имеем

xM = xC1++λλxD , yM = yC1++λλyD .

Откуда xC = (1+λ)xM λxD = 3 3 2 3 = 3, yC = (1+λ)yM λyD = 3 4 2 2 = 8 .

116

Итак, получили C (3;8). Используя уравнение прямой, проходящей через две точки, находим уравнения сторон

треугольника

 

 

 

 

 

 

 

AB :

y 1

=

x 5

, откуда x +2 y 7 = 0 ,

3 1

 

 

 

 

 

15

 

 

 

AC :

y 8

=

x 3

, откуда 7x +2 y 37 = 0,

18

5 3

 

 

 

 

 

 

BC :

y 8

=

x 3

, откуда 5x 2 y +1 = 0.

3 8

13

 

 

 

 

 

 

4.12.

Даны уравнения x + y 8 = 0, x y 2 = 0 двух

медиан треугольника и

координаты одной из его вершин

A(4;6). Найти уравнения сторон треугольника.

Решение. Координаты точки A(4;6) не удовлетворяют

заданным уравнениям,

следовательно,

точка A не лежит на

медианах.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Решая систему заданных уравнений, находим

координаты точки M пересечения медиан xM = 5, yM = 3.

Проведем две медианы, отметим точку М их

пересечения и точку A (рис. 3.28).

вершины B (xB , yB )

Пусть, например,

координаты

удовлетворяют первому уравнению, т. е. медиана проходит

через вершину треугольника

B , а координаты вершины C

удовлетворяют

второму из

заданных уравнений. Тогда

xB + yB 8 = 0, xC yC 2 = 0.

 

Имеем

два уравнения

с четырьмя неизвестными.

Составим еще два уравнения с теми же неизвестными. Медиана, проведенная через вершину A ,пройдет через точку

M и разделит сторону

BC

пополам в точке D . Найдем

координаты точки

D :

 

AM

= 2

= λ,

 

 

 

 

 

MD

1

 

 

x =

xA +2xD

,

y

M

=

yA +2 yD

,

 

 

M

1+2

 

 

 

 

1+2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

117

 

xD =

2xM 2xA

= 3 5 4 = 11

,

 

 

2

 

 

 

 

2

 

2

 

yD =

3yM yA

=

3 3 6 =

3 .

 

2

 

 

 

 

 

2

 

2

 

 

 

 

 

11

;

3

 

 

 

Итак, имеем D

2

2

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Точка D делит BC пополам, следовательно, xD = xB +2 xC , yD = yB +2 yC ,

откуда xB + xC 11 = 0, yB + yC 3 = 0.

Составим систему

 

 

 

x

 

+ x

=11,

 

 

 

 

 

B

 

C

 

 

 

 

 

 

 

yB + yC = 3,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=8,

 

 

 

 

xB + yB

 

 

 

 

x

 

y

= 2

 

 

 

 

 

 

C

C

 

 

 

 

и найдем ее определитель

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

0

0

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

 

0

 

0

1

1

 

 

= −2

 

 

 

1

 

0

1

0

 

 

 

 

 

 

0

1

0

1

 

 

 

Составим определитель

xB

 

 

 

 

 

11

 

 

1

0

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

xB =

3

 

 

0

1

1

 

 

= −14.

 

8

 

 

0

1

0

 

 

 

 

2

1 0 1

 

Находим xB =

 

 

xB

 

= 14

= 7. Подставляя xB в первое из

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

уравнений системы, находим xC = 4. Из остальных уравнений находим, что yB =1, yC = 2 .

118

Зная координаты точек B (7;1) и C (4; 2), находим уравнения сторон треугольника

AB :

y 6

=

 

 

x 4

 

, откуда 5x +3y 38 = 0 ,

16

7 4

 

 

 

 

 

AC :

y 6

 

=

x 4

 

, откуда x = 4,

2 6

4 4

 

 

 

 

 

 

 

BC :

y 1

=

x 7

 

, откуда x +3y 10 = 0.

2 1

 

4 7

 

 

 

 

 

4.13.

Даны вершины A(3; 2), B (4; 1) и C (1;3)

трапеции ABCD (AB & BC ). Известно, что диагонали трапеции

взаимно перпендикулярны.

Найти координаты вершины D .

Решение. Прямая BC & AD , следовательно, их угловые коэффициенты равны. Воспользуемся уравнением прямой,

проходящей через две точки. Отсюда уравнение прямой

BC

примет вид

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y +1

=

x 4

, 3y +4x =

13, y = − 4 x +13

,

k = − 4 .

 

 

3 +1

 

14

 

 

 

 

3

3

 

3

 

Для

записи

уравнения

прямой

AD

воспользуемся

уравнением

пучка

прямых, проходящих

через

точку

A и

условием параллельности BC & AD

y yA = k (x xA), y +2 = (x +3), 4x +3y +18 = 0.

Координаты точек A и C известны. Из уравнения прямой, проходящей через две точки находим, что уравнение прямой AC имеет вид

 

y +2

 

=

x +3

, y =

5 x +

7 , k =

5 .

3 +2

 

 

 

1+3

 

4

4

4

Из условия перпендикулярности диагоналей трапеции

находим угловой коэффициент диагонали BD :

 

 

k

= − 1 ,

k = − 4 .

 

 

1

 

k

1

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

119

 

 

 

Из уравнения пучка прямых, проходящих через точку B , находим уравнение прямой BD

y +1 = k1 (x 4), y +1 = − 4 (x 4), 4x +5y 11 = 0.

 

 

 

 

5

 

 

 

Решая уравнения прямых BD и AD совместно,

находим координаты точки D

 

 

 

 

 

4x +5y 11 = 0,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4x +3y +18 = 0.

 

 

2 y 29 = 0,

y =

29 ,

4x +

5 29

11

= 0,

x = −123 .

 

 

 

 

2

2

 

 

8

 

123

;

29

 

 

 

Ответ: D

8

2

.

 

 

 

 

 

 

 

3.5. Уравнение линии как геометрического места точек

Линии на плоскости соответствует уравнение с двумя переменными. Уравнение с двумя переменными, которому удовлетворяют координаты любой точки, лежащей на линии, называется уравнением данной линии.

Всякому уравнению первой степени с двумя неизвестными на плоскости соответствует прямая линия.

Кривыми второго порядка называются кривые, уравнения которых в прямоугольных координатах представляют уравнения второй степени с двумя неизвестными

Ax2

+ 2Bxy +Cy2 + 2Dx + 2Ey + F = 0.

(1)

Существуют три типа таких кривых:

 

если AC B2

> 0, кривая эллиптического типа,

 

если AC B2 < 0 – гиперболического типа,

 

если AC B2

< 0 - параболического типа.

 

Если в общем уравнении второй степени (1)

коэффициенты

при

квадратах текущих координат

равны

 

 

120

 

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]