Priamku v rovine budeme považovať za ťažisko bodov M(x, y), ktoré spĺňajú určitú podmienku.
Ak zapíšeme do karteziánskeho súradnicového systému vlastnosť, ktorú majú všetky body na priamke, spojením súradníc a niektorých konštánt dostaneme rovnicu v tvare: F(x, y) = 0 alebo .
Príklad. Napíšte rovnicu kružnice so stredom v bode C(x 0 , y 0) a polomerom R.
Kružnica je geometrickým miestom bodov rovnako vzdialených od bodu C. Zoberme si bod M s aktuálnymi súradnicami. Potom |CM| = R alebo alebo .
Ak je stred kruhu v počiatku, potom x 2 + y 2 = R 2 .
Nie každá rovnica tvaru F(x, y) = 0 definuje priamku v naznačenom zmysle: x 2 + y 2 = 0 je bod.
Priamo v lietadle.
Čiary v danej rovine sú špeciálnym prípadom čiar v priestore. Preto ich rovnice možno získať zo zodpovedajúcich rovníc priamok v priestore.
Všeobecná rovnica priamky na rovine. Rovnica priamky s uhlovým koeficientom.
Akákoľvek priamka v rovine XOY môže byť definovaná ako priesečník roviny Ax + By + Cz + D = 0 s rovinou XOY: z = 0.
- priamka v rovine XOY: Ax + By + D = 0.
Výsledná rovnica sa nazýva všeobecná rovnica priamky. V budúcnosti to napíšeme v tvare:
Ax + By + C = 0 (1)
1) Nech , potom alebo y = kx + b (2) – rovnica priamky s uhlovým koeficientom. Poďme zistiť geometrický význam k a b.
Dajme x = 0. Potom y = b je počiatočná ordináta priamky.
Dajme y = 0. Potom ; - koeficient sklonu priamky.
Špeciálne prípady: a) b = 0, y=kx – priamka prechádza počiatkom; b) k = 0, y = b – priamka rovnobežná s osou OX; b) ak B = 0, potom Ax + C = 0, ,
Toto je miesto bodov s konštantnými úsečkami rovnými a, t.j. priamka je kolmá na os OX.
Rovnica priamky v segmentoch.
Nech je daná všeobecná rovnica priamky: Ax + By + C = 0 a . Vydeľme obe strany -C:
alebo (3),
Kde ; . Toto je rovnica priamky v segmentoch. Čísla a a b sú hodnoty segmentov odrezaných na súradnicových osiach.
Rovnica priamky prechádzajúcej daným bodom s daným sklonom.
Nech je daný bod M 0 (x 0, y 0) ležiaci na priamke L a uhlový koeficient k. Napíšeme rovnicu:
Tu b nie je známe. Poďme to nájsť, berúc do úvahy, že M 0 L:
yo = kx 0 + b (**).
Odpočítať výraz po výraze od (1) (2):
y – y 0 = k(x – x 0) (4).
Rovnica priamky prechádzajúcej daným bodom v danom smere.
Rovnica priamky prechádzajúcej cez dva dané body.
Nech sú dané dva body M 1 (x 1 , y 1) a M 2 (x 2, y 2) L. Rovnicu (4) napíšme v tvare: y – y 1 = k(x – x 1). Pretože M 2 L, potom y 2 – y 1 = k(x 2 – x 1). Rozdeľme si to termín po termíne:
(5),
Táto rovnica dáva zmysel, ak , . Ak x 1 = x 2, potom M 1 (x 1, y 1) a M 2 (x 1, y 2). Ak y2 = y1, potom M1 (x 1, y1); M2 (x 2, y 1).
Ak sa teda jeden z menovateľov v (5) stane nulou, zodpovedajúci čitateľ musí byť nastavený na nulu.
Príklad. M1 (3, 1) a M2 (-1, 4). Napíšte rovnicu priamky prechádzajúcej týmito bodmi. Nájsť k.
Rovnica priamky na rovine.
Ako je známe, každý bod v rovine je určený dvoma súradnicami v nejakom súradnicovom systéme. Súradnicové systémy sa môžu líšiť v závislosti od výberu základu a pôvodu.
Definícia. Rovnica priamky nazývaný pomer y = f(x ) medzi súradnicami bodov, ktoré tvoria túto čiaru.
Všimnite si, že rovnica priamky môže byť vyjadrená parametricky, to znamená, že každá súradnica každého bodu je vyjadrená prostredníctvom nejakého nezávislého parametrat.
Typickým príkladom je trajektória pohybujúceho sa bodu. V tomto prípade zohráva úlohu parametra čas.
Rovnica priamky na rovine.
Definícia. Akákoľvek priamka v rovine môže byť špecifikovaná rovnicou prvého poriadku
Ax + Wu + C = 0,
Navyše konštanty A a B sa zároveň nerovnajú nule, t.j. A2 + B2¹ 0. Táto rovnica prvého rádu sa nazýva všeobecná rovnica priamky.
V závislosti od hodnôt konštánt A, B a C sú možné tieto špeciálne prípady:
C = 0, A10, B1 0 – priamka prechádza počiatkom
A = 0, B10, C10 (By + C = 0) - priamka rovnobežná s osou Ox
B = 0, A10, C10 (Ax + C = 0) – priamka rovnobežná s osou Oy
B = C = 0, A1 0 – priamka sa zhoduje s osou Oy
A = C = 0, B1 0 – priamka sa zhoduje s osou Ox
Rovnica priamky môže byť prezentovaná v rôznych formách v závislosti od akýchkoľvek daných počiatočných podmienok.
Vzdialenosť od bodu k čiare.
Veta. Ak je daný bod M(x 0, y 0), potom vzdialenosť k priamke Ax + Bу + C = 0 je určená ako
.
Dôkaz. Nech bod M 1 (x 1, y 1) je základňou kolmice spadnutej z bodu M na danú priamku. Potom vzdialenosť medzi bodmi M a M 1:
(1)
Súradnice x 1 a y 1 možno nájsť ako riešenie sústavy rovníc:
Druhá rovnica sústavy je rovnica priamky prechádzajúcej daným bodom M 0 kolmým na danú priamku.
Ak transformujeme prvú rovnicu systému do tvaru:
A(x – x 0) + B(y – y 0) + Ax 0 + By 0 + C = 0,
potom, vyriešením, dostaneme:
Dosadením týchto výrazov do rovnice (1) zistíme:
.
Veta bola dokázaná.
Príklad. Určite uhol medzi priamymi čiarami: y = -3 x + 7; y = 2 x + 1.
K1 = -3; k2 = 2 tg j =; j = p/4.
Príklad. Ukážte, že priamky 3x – 5y + 7 = 0 a 10x + 6y – 3 = 0 sú kolmé.
Nájdeme: k 1 = 3/5, k 2 = -5/3, k 1 k 2 = -1, teda čiary sú kolmé.
Príklad. Vzhľadom na vrcholy trojuholníka A(0; 1), B (6; 5), C (12; -1). Nájdite rovnicu výšky nakreslenú z vrcholu C.
10.1. Základné pojmy
Čiara v rovine sa považuje (špecifikuje) za množinu bodov, ktoré majú len im vlastnú určitú geometrickú vlastnosť. Napríklad kružnica s polomerom R je množina všetkých bodov roviny umiestnených vo vzdialenosti - R od nejakého pevného bodu O (stred kružnice).
Zavedenie súradnicového systému v rovine umožňuje určiť polohu bodu v rovine zadaním dvoch čísel - jeho súradníc a polohy priamky v rovine, ktorá sa má určiť pomocou rovnice (t.j. súradnice bodov na priamke).
Rovnica priamky(alebo krivka) na rovine Oxy je taká rovnica F(x;y) = 0 s dvoma premennými, ktorej súradnice x a y každého bodu na priamke vyhovujú a nie súradnice žiadneho neležiaceho bodu. na tomto riadku.
Premenné x a y v rovnici priamky sa nazývajú aktuálne súradnice bodov na priamke.
Rovnica priamky umožňuje nahradiť štúdium geometrických vlastností priamky štúdiom jej rovnice.
Aby sme teda zistili, či bod A(x 0 ; y 0) leží na danej priamke, stačí skontrolovať (bez použitia geometrických konštrukcií), či súradnice bodu A spĺňajú rovnicu tejto priamky vo zvolenej súradnici. systém.
Problém hľadania priesečníkov dvoch priamok, daný rovnicami F 1 (x 1 ;y 1) = 0 a F 2 (x 2 ;y) = 0, sa redukuje na hľadanie bodov, ktorých súradnice spĺňajú rovnice oboch. úsečky, t.j. redukuje sa na riešenie systému dvoch rovníc s dvoma neznámymi:
Ak tento systém nemá reálne riešenia, potom sa čiary nepretínajú.
Podobným spôsobom sa zavádza aj pojem rovnica priamky v polárnom súradnicovom systéme.
Rovnica F(r; φ)=O sa nazýva rovnica danej priamky v polárnom súradnicovom systéme, ak súradnice ľubovoľného bodu ležiaceho na tejto priamke a iba oni vyhovujú tejto rovnici.
Čiara v rovine môže byť definovaná pomocou dvoch rovníc:
kde x a y sú súradnice ľubovoľného bodu M(x; y) ležiaceho na danej priamke a t je premenná nazývaná parameter; parameter t určuje polohu bodu (x; y) v rovine.
Napríklad, ak x = t + 1, y = t 2, potom hodnota parametra t = 1 zodpovedá bodu (3; 4) v rovine, pretože x = 1 + 1 = 3, y = 22 - 4.
Ak sa zmení parameter t, potom sa bod v rovine pohne a opisuje túto čiaru. Táto metóda definovania čiary sa nazýva parametrické a rovnice (10.1) - parametrické rovnice linky.
Na prechod od parametrických rovníc priamky k rovnici v tvare F(x;y) = 0 je potrebné nejakým spôsobom eliminovať parameter t z týchto dvoch rovníc.
Napríklad z rovníc dosadením t = x
do druhej rovnice je ľahké získať rovnicu y = x 2 ; alebo y-x 2 = 0, t. j. v tvare F(x; y) = 0. Upozorňujeme však, že takýto prechod nie je vždy možné.
Čiara na rovine môže byť špecifikovaná vektorovou rovnicou r = r (t), kde t je skalárny premenný parameter. Každá hodnota t 0 zodpovedá špecifickému vektoru r = r (t) lietadlo. Keď sa zmení parameter t, koniec vektora r = r (t) bude opisovať určitú čiaru (pozri obr. 31).
Rovnica vektorovej čiary r = r (t) v Oxy súradnicovom systéme zodpovedajú dve skalárne rovnice (10.1), t.j. rovnice priemetov na súradnicové osi vektorovej rovnice priamky sú jej parametrickými rovnicami. I Vektorová rovnica a parametrické rovnice čiary I majú mechanický význam. Ak sa bod pohybuje po rovine, potom sa uvedené rovnice nazývajú pohybové rovnice a priamka sa nazýva trajektória bodu; parameter t je čas. Takže každá čiara v rovine zodpovedá nejakej rovnici v tvare F(x; y) = 0.
Ľubovoľnej rovnici tvaru F(x; y) = 0, všeobecne povedané, zodpovedá určitá čiara, ktorej vlastnosti sú určené touto rovnicou (výraz „všeobecne povedané“ znamená, že vyššie uvedené pripúšťa výnimky. rovnici (x-2) 2 + (y- 3) 2 = 0 nezodpovedá priamka, ale bod (2; 3); rovnica x 2 + y 2 + 5 = 0 v rovine nezodpovedá akýkoľvek geometrický obrázok).
V analytickej geometrii v rovine vznikajú dva hlavné problémy. Po prvé: poznať geometrické vlastnosti krivky, nájsť jej rovnicu) po druhé: poznať rovnicu krivky, študovať jej tvar a vlastnosti.
Obrázky 32-40 zobrazujú príklady niektorých kriviek a ich rovníc.
10.2. Rovnice priamky v rovine
Najjednoduchšia z čiar je priamka. V pravouhlom súradnicovom systéme zodpovedajú rôzne spôsoby definovania priamky rôznym typom jej rovníc.
Rovnica priamky so sklonom
Nech je daná ľubovoľná priamka na rovine Oxy, nie rovnobežná s osou Oy. Jeho poloha je úplne určená ordinátou b bodu N(0; b) priesečníka s osou Oy a uhlom a medzi osou Ox a priamkou (pozri obr. 41).