Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
ustu228.pdf
Скачиваний:
127
Добавлен:
12.05.2015
Размер:
2.55 Mб
Скачать

Но λ не принимает значение -1, так как при λ =-1:

M1M = −MM 2 и M1M + MM 2 = M1M 2 = 0,

т.е. точка М1 совпадает с точкой М2, а мы предполагали их различными.

 

 

1.3. Площадь треугольника

y

M3

Пусть треугольник задан координатами своих вершин:

 

 

 

М1(x1,y1),

 

 

 

 

M2(x2,y2),

 

 

 

Тогда

M3(x3,y3).

 

M1

M2

 

x1

y1

1

 

 

0

 

x

1

 

 

S =

x

y

 

1

 

 

 

2

2

 

2

1

 

 

 

 

x

y

 

 

 

 

3

 

3

 

При вычислении по этой формуле площадь получается положительной, если обход вершин в порядке нумерации происходит против часовой стрелки, и отрицательной – в противоположном случае.

Формула площади треугольника может быть записана в виде

S =

1

 

 

 

x2 x1

y2

y1

 

 

 

.

 

 

 

 

2

 

 

 

x

x

y

y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

1

3

1

 

 

 

 

2. ПРЯМАЯ ЛИНИЯ НА ПЛОСКОСТИ

2.1. Общее уравнение прямой

Общее уравнение прямой на плоскости xoy получается из общего уравнения плоскости в пространстве при z=0.

Прямая на плоскости в декартовых координатах задается уравнением

Ax+By+C=0.

Если А=0 (В=0), то прямая параллельна оси ox (оси oy). Если С=0, то прямая проходит через начало координат.

Если прямая проходит через точку (x0,y0) перпендикулярно вектору n = {A, B}, ее уравнение принимает вид: A(x x0 ) + B( y y0 ) = 0 .

2.2. Каноническое уравнение прямой

Если прямая проходит через точку (x0,y0) параллельно направляющему вектору a ={l,m}, то из канонических и параметрических уравнений прямой в

пространстве при z=0 получаем каноническое и параметрические уравнения прямой на плоскости в виде:

x x

0

 

y y

0

x = x0 + lt,

 

=

 

и

+ mt,

l

 

m

 

 

 

 

y = y0

где t - параметр, t (−∞,) .

7

 

 

 

2.3. Уравнение прямой, проходящей через две точки

 

Y

 

 

 

Пусть на

плоскости заданы

две

точки M1(x1,y1),

 

 

 

M2

 

M2(x2,y2). Для того чтобы написать уравнение прямой,

 

 

 

 

 

проходящей

 

через

 

эти точки,

полагаем

в

 

 

 

M1

 

соответствующем уравнении прямой в пространстве

 

 

 

 

 

X z = z1 = z2 = 0.

Тогда

 

получаем

искомое уравнение

в

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

виде

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x x1

 

=

y y1

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x x

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y

2

y

 

 

 

 

 

 

 

2

1

 

 

 

 

1

 

 

 

 

2.4. Уравнение прямой, проходящей через данную точку в заданном направлении

Пусть прямая составляет угол α с осью ох. Угловым коэффициентом прямой k называется число k =tgα.

Прямая может быть задана точкой М1(x1,y1) и угловым коэффициентом k или двумя точками М1(x1,y1) и М2(x2,y2).

 

Уравнение прямой с угловым коэффициентом k может

быть получено из общего уравнения прямой

Ax+By+C=0,

если

B 0, тогда y = k x +b, где k = −

А

и b = −

C

.

 

 

 

 

B

 

B

Пусть прямая пересекает ось oy в точке P(0,b).

Из уравнения прямой, проходящей через две точки, имеем

y y1 = y2 y1 (x x1) . x2 x1

,Отсюда

y2 y1 =tgα = k . x2 x1

Таким образом y y1 = k(x x1).

Уравнение полученной прямой принимает вид уравнения прямой с угловым коэффициентом k, если b=y1 - k x1.

2.5. Уравнение прямой в отрезках

Общее уравнение прямой Ax+By+C=0 может быть преобразовано к виду уравнения прямой “в отрезках”: ax + by =1.

Прямая в отрезках пересекает ось ox в точке А(а,0) и ось oy в точке В(0,b).

8

2.6. Нормальное уравнение прямой

Пусть известно расстояние от прямой до начала координат

 

OP

= p и угол

α между перпендикуляром к прямой и

 

 

 

 

осью ox. Из

нормального уравнения плоскости в

пространстве, полагая z=0 и учитывая, что

 

 

π

 

 

 

cos

−α = sin α,

 

 

2

 

 

 

получаем нормальное уравнение прямой на плоскости в

виде

 

 

 

xcosα + ysin α − p = 0 .

 

 

Нормальное уравнение прямой можно получить из общего уравнения

прямой Ax+By+C=0, умножив его на нормирующий множитель µ = ±

1

.

A2 + B2

Знак числа µ должен быть противоположен знаку числа С.

Косинусы углов, образуемых прямой с осями координат, называются

направляющими косинусами прямой.

Если угол между прямой и осью ox равен α и угол между прямой и осью oy равен β, то cos2 α + cos2 β =1.

2.7. Расстояние от точки до прямой

Расстояние d от точки M0(x0,y0) до прямой, задаваемой нормальным уравнением, равно модулю отклонения точки от прямой δ , d=|δ |, где

δ = x0 cosα + y0 sin α − p = ± Ax0 +2By0 +2 C .

A + B

По этой формуле δ положительно, если точка М0 и начало координат лежат по разные стороны от прямой, в противном случае δ отрицательно.

2.8. Координаты точки пересечения двух прямых

Если прямые заданы уравнениями A1x+B1y+C1=0 и A2x+B2y+C2=0, то координаты точки их пересечения (x0, y0) получаются как решение системы уравнений

A1x + B1 y +C1 = 0,A2 x + B2 y +C2 = 0

 

 

 

B1

C1

 

 

 

 

 

C1

A1

 

 

 

A1

B1

 

по формулам Крамера в виде x =

 

 

B2

C2

 

 

, y =

 

 

C2

A2

 

 

, при

0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

A1

B1

0

 

 

A1

B1

 

 

 

A2

B2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А2

B2

 

 

 

 

 

A2

B2

 

 

 

 

 

 

9

Отсюда tgϕ =

 

k2 k1

1+ k k

 

 

2

1

2.9. Угол между двумя прямыми

Пусть две прямые заданы уравнениями: y1 = k1x +b1,

y2 = k2 x +b2.

Острый угол ϕ пересечения этих прямых (отсчитываемый против часовой стрелки) находится из следующих соотношений:

tgϕ = tg(α2 − α1 ) =

 

tgα2 tgα1

 

.

1 + tgα1tgα2

 

 

.

Если прямые заданы общими уравнениями А1x+B1y+C1=0 и A2x+B2y+C2=0, то угловые коэффициенты прямых равны

tgα = −

A1

,

tga

2

= −

A2

 

 

 

 

1

B1

 

 

 

 

B2

 

 

 

 

 

 

и угол ϕ между прямыми определяется формулой

tgϕ =

 

A1B2 A2 B1

 

.

 

 

 

A A + B B

 

 

 

 

 

1

2

1

2

 

 

 

 

2.10. Условие параллельности и перпендикулярности двух прямых

Прямые y1=k1x+b1 и y2=k2x+b2

параллельны друг другу, если ϕ = 0 .

Следовательно, tgϕ = 0, то есть k1=k2.

 

 

 

 

 

 

 

Прямые y1=k1x+b1 и y2=k2x+b2 перпендикулярны друг другу, если ϕ= π2 .

Следовательно, tgϕ→∞, то есть k1k2 = -1. Отсюда k1 = − 1 . k2

Если прямые заданы общими уравнениями:

А1В12В1=0, A1 = A2 - условие параллельности,

B1 B2

А1А21В2=0 - условие перпендикулярности прямых.

2.11. Уравнение пучка прямых

Совокупность всех прямых плоскости, проходящих через некоторую точку M(x0,y0), называется пучком прямых с центром М.

Пусть A1x+B1y+C1=0 и A2x+B2y+C2=0 - уравнения двух прямых, пересекающихся в точке М; α и β - произвольные числа, одновременно не равные нулю, тогда

α (A1x+B1y+C1)+β(A2x+B2y+C2)=0 - уравнение прямой, проходящей через точку М.

10

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]