Аналитическая геометрия на плоскости дистанционные динамические расчетные проекты. Учебное пособие
.pdfk |
M 3N 3 |
= − |
1 |
, b |
= y |
M 3 |
− k |
M 3N 3 |
x |
M 3 |
= y |
M 3 |
+ |
xM 3 |
. |
|
|
|
kAB |
M 3N 3 |
|
|
|
|
|
kAB |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Уравнение |
серединного |
перпендикуляра |
M3 N3 : |
|||||||||||||
y = kM 3N 3 x + bM 3N 3 .
Нахождение координат точек пересечения сторон и серединных
|
|
|
|
|
|
|
перпендикуляров для треугольника |
|
|
|
|
|
||||||||||||||
Для серединного перпендикуляра M1N1 |
|
и |
|
стороны |
AB |
|||||||||||||||||||||
треугольника ∆ABC имеем систему линейных алгебраических |
||||||||||||||||||||||||||
уравнений: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
y |
|
|
= k |
|
|
x |
|
|
+ b |
|
|
k |
|
x |
|
|
− y |
|
|
= −b |
|
|
||||
|
|
N1 |
|
|
M 1N1 |
|
|
N1 |
M 1N1 |
, или |
M 1N1 |
|
N1 |
|
N1 |
|
M 1N1 . |
|
||||||||
|
|
|
yN1 = kAB xN1 + bAB |
|
|
|
kAB xN1 − yN1 = −bAB |
|
||||||||||||||||||
При решении данной системы линейных алгебраических |
||||||||||||||||||||||||||
уравнений получим |
|
выражения для |
нахождения |
|
координат |
точки |
||||||||||||||||||||
N1(xN1 ,yN1 ): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
xN1 |
= − bAB − bM 1N1 = − bM 1N1 − bAB , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
kAB − kM 1N1 |
kM 1N1 − kAB |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
y |
N1 |
= k |
M 1N1 |
x |
N1 |
+ b |
|
= − bAB − bM 1N1 k |
M 1N1 |
+ b |
|
или |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
M 1N1 |
|
kAB − kM 1N1 |
|
|
M 1N1 |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
y = k x + b = − bAB − bM 1N1 k + b .
kAB − kM 1N1
Витоге получим значения координат точки пересеченияABN1 ABAB N1 AB
серединного перпендикуляра M1N1 и стороны AB треугольника ∆ABC , то есть точки N1(xN1 ,yN1 ).
101
Для серединного перпендикуляра M2 N2 и стороны BC треугольника ∆ABC имеем систему линейных алгебраических уравнений:
yN 2 = kM 2N 2 |
|
|
yN 2 = kBC |
|
|
x |
|
+ b |
k |
|
x |
|
− y |
|
= −b |
|
N 2 |
M 2N 2 |
, или |
M 2N 2 |
|
N 2 |
|
N 2 |
M 2N 2 . |
xN 2 + bBC |
|
kBC xN 2 − yN 2 = −bBC |
|||||||
При решении данной системы линейных алгебраических уравнений получим выражения для нахождения координат точки
N2 (xN 2 ,yN 2 ): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
xN 2 |
= − bBC − bM 2N 2 = − bM 2N 2 − bBC , |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
kBC − kM 2N 2 |
kM 2N 2 − kBC |
|
|
|
|
||||
y |
N 2 |
= k |
M 2N 2 |
x |
N 2 |
+ b |
|
= − bBC − bM 2N 2 |
k |
M 2N 2 |
+ b |
или |
|
|
|
M 2N 2 |
kBC − kM 2N 2 |
|
M 2N 2 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y = k x + b = − bBC − bM 2N 2 k + b .
kBC − kM 2N 2
Витоге получим значения координат точки пересеченияBCN 2 BCN 2BC BC
серединного перпендикуляра M2 N2 и стороны BC треугольника
∆ABC , то есть точки N2 (xN 2 ,yN 2 ). |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Для серединного перпендикуляра M3 N3 |
и |
|
стороны AC |
|||||||||||
треугольника ∆ABC имеем систему линейных алгебраических |
||||||||||||||
уравнений: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y |
|
= k |
|
x |
|
+ b |
k |
|
x |
|
− y |
|
|
= −b |
|
N 3 |
|
M 3N 3 |
|
N 3 |
M 3N 3 |
, или |
M 3N 3 |
|
N 3 |
|
N 3 |
M 3N 3 . |
|
|
yN 3 = kAC xN 3 + bAC |
|
kAC xN 3 − yN 3 = −bAC |
|||||||||||
При |
решении |
данной |
системы линейных |
|
алгебраических |
|||||||||
уравнений получим выражения для нахождения координат точки
N3 (xN 3 ,yN 3 ):
102
xN 3 |
= − bAC − bM 3N 3 = − bM 3N 3 − bAC , |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
kAC − kM 3N 3 |
kM 3N 3 − kAC |
|
|
|
|
||||
y |
N 3 |
= k |
M 3N 3 |
x |
N 3 |
+ b |
|
= − bAC − bM 3N 3 |
k |
M 3N 3 |
+ b |
или |
|
|
|
M 3N 3 |
kAC − kM 3N 3 |
|
M 3N 3 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y = k x + b = − bAC − bM 3N 3 k + b .
kAC − kM 3N 3
Витоге получим значения координат точки пересеченияACN 3 ACN 3 ACAC
серединного перпендикуляра M3 N3 и стороны AC треугольника ∆ABC , то есть точки N3 (xN 3 ,yN 3 ).
Нахождение величин серединных перпендикуляров треугольника
Значения величин серединных перпендикуляров треугольника ∆ABC (M1N1, M2 N2 и M3 N3 ) определяются согласно следующим формулам нахождения расстояний между двумя точками на плоскости:
lM 1N1 = 
(xN1 − xM 1 )2 + (yN1 − yM 1 )2 ,
lM 2N 2 = 
(xN 2 − xM 2 )2 + (yN 2 − yM 2 )2 , lM 3N 3 = 
(xN 3 − xM 3 )2 + (yN 3 − yM 3 )2 .
Нахождение координат точки пересечения серединных перпендикуляров треугольника или центра описанной
вокруг треугольника окружности
Для серединных перпендикуляров M1N1 и M2 N2 треугольника ∆ABC имеем систему линейных алгебраических уравнений:
y |
|
= k |
|
x |
|
+ b |
k |
|
x |
|
− y |
|
= −b |
|
NC |
|
M 1N1 |
|
NC |
M 1N1 |
, или |
M 1N1 |
|
NC |
|
NC |
M 1N1 . |
yNC = kM 2N 2 xNC + bM 2N 2 |
kM 2N 2 xNC − yNC = −bM 2N 2 |
||||||||||||
103
При решении данной системы линейных алгебраических уравнений получим выражения для нахождения координат точки
NC (xNC ,yNC ):
xNC |
= − bM 2N 2 − bM 1N1 = − bM 1N1 − bM 2N 2 , |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
kM 2N 2 − kM 1N1 |
kM 1N1 − kM 2N 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
y |
NC |
= k |
M 1N1 |
x |
NC |
+ b |
= − bM 2N 2 − bM 1N1 k |
M 1N1 |
+ b |
или |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
M 1N1 |
|
kM 2N 2 − kM 1N1 |
|
|
M 1N1 |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
y |
NC |
= k |
M 2N 2 |
x |
NC |
+ b |
= − bM 2N 2 − bM 1N1 k |
M 2N 2 |
+ b |
|
. |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
M 2N 2 |
|
kM 2N 2 − kM 1N1 |
|
|
M 2N 2 |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
В итоге получим значения координат точки пересечения |
||||||||||||||||||||||||||
серединных перпендикуляров M1N1 и M2 N2 треугольника ∆ABC , то |
||||||||||||||||||||||||||
есть точки NC (xNC ,yNC ). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
Для серединных перпендикуляров M1N1 |
и M3 N3 |
|
треугольника |
|||||||||||||||||||||||
∆ABC имеем систему линейных алгебраических уравнений: |
|
|
||||||||||||||||||||||||
y |
|
|
= k |
|
|
x |
|
|
+ b |
|
k |
|
x |
|
− y |
|
= −b |
|
|
|||||||
|
|
NC |
|
|
M 1N1 |
|
|
|
NC |
M 1N1 |
, или |
M 1N1 |
|
NC |
|
|
|
NC |
|
M 1N1 . |
||||||
yNC = kM 3N 3 xNC + bM 3N 3 |
kM 3N 3 xNC − yNC = −bM 3N 3 |
|||||||||||||||||||||||||
При решении данной системы линейных алгебраических уравнений получим выражения для нахождения координат точки
NC (xNC ,yNC ):
xNC |
= − bM 3N 3 − bM 1N1 = − bM 1N1 − bM 3N 3 , |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
kM 3N 3 − kM 1N1 |
kM 1N1 − kM 3N 3 |
|
|
|
|
|
|
|||||
y |
NC |
= k |
M 1N1 |
x |
NC |
+ b |
= − bM 3N 3 |
− bM 1N1 k |
M 1N1 |
+ b |
или |
||||
|
|
|
M 1N1 |
kM 3N 3 |
− kM 1N1 |
|
M 1N1 |
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
y |
NC |
= k |
M 3N 3 |
x |
NC |
+ b |
= − bM 3N 3 |
− bM 1N1 k |
M 3N 3 |
+ b |
|
. |
|||
|
|
|
|
M 3N 3 |
kM 3N 3 |
− kM 1N1 |
|
M 3N 3 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
104 |
|
|
|
|
|
|
|
В итоге получим значения координат точки пересечения
серединных перпендикуляров M1N1 и M3 N3 |
треугольника ∆ABC , то |
||||||||||||
есть точки NC (xNC ,yNC ). |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Для серединных перпендикуляров M2 N2 и M3 N3 |
треугольника |
||||||||||||
∆ABC имеем систему линейных алгебраических уравнений: |
|||||||||||||
y |
|
= k |
|
x |
|
+ b |
k |
|
x |
|
− y |
|
= −b |
|
NC |
|
M 2N 2 |
|
NC |
M 2N 2 , |
или |
M 2N 2 |
|
NC |
|
NC |
M 2N 2 . |
yNC = kM 3N 3 xNC + bM 3N 3 |
kM 3N 3 xNC − yNC = −bM 3N 3 |
||||||||||||
При решении данной системы линейных алгебраических |
|||||||||||||
уравнений |
получим |
выражения |
для нахождения координат точки |
||||||||||
NC (xNC ,yNC ): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
xNC
yNC
yNC
= − bM 3N 3 − bM 2N 2 = − bM 2N 2 − bM 1N1 , |
|||||
|
kM 3N 3 − kM 2N 2 |
kM 2N 2 − kM 1N1 |
|||
= k |
M 2N 2 |
x |
NC |
+ b |
= − bM 3N 3 − bM 2N 2 |
|
|
M 2N 2 |
kM 3N 3 − kM 2N 2 |
||
|
|
|
|
|
|
= k |
M 3N 3 |
x |
NC |
+ b |
= − bM 3N 3 − bM 2N 2 |
|
|
M 3N 3 |
kM 3N 3 − kM 2N 2 |
||
|
|
|
|
|
|
kM 2N 2 + bM 2N 2 или
kM 3N 3 + bM 3N 3 .
В итоге получим значения координат точки пересечения серединных перпендикуляров M2 N2 и M3 N3 треугольника ∆ABC , то есть точки NC (xNC ,yNC ).
Нахождение величин расстояний между точкой пересечения серединных перпендикуляров к сторонам треугольника и
серединами сторон треугольника
Значения величин расстояний между точкой пересечения серединных перпендикуляров к сторонам треугольника ∆ABC , то есть точкой NC , и серединами сторон треугольника (NC M1 , NC M2 и
105
NC M3 ) определяются согласно следующим формулам нахождения расстояний между двумя точками на плоскости:
lNCM 1 = 
(xNC − xM 1 )2 + (yNC − yM 1 )2 ,
lNCM 2 = 
(xNC − xM 2 )2 + (yNC − yM 2 )2 ,
lNCM 3 = 
(xNC − xM 3 )2 + (yNC − yM 3 )2 .
Нахождение уравнений прямых или радиусов описанной вокруг треугольника окружности, проходящих через центр описанной вокруг
треугольника окружности и вершины треугольника
Для радиуса описанной окружности DC A треугольника ∆ABC имеем систему линейных алгебраических уравнений:
y |
|
= k |
|
x |
|
+ b |
k |
|
x |
|
+ b |
= y |
DC . |
|
DC |
|
DCA |
|
DC |
DCA , или |
DCA |
|
DC |
DCA |
|
||
|
yA = kDCA xA + bDCA |
|
kDCA xA + bDCA = yA |
||||||||||
При решении данной системы линейных алгебраических |
|||||||||||||
уравнений |
получим |
выражения |
для |
|
нахождения значений |
||||||||
коэффициентов kDCA и bDCA :
kDCA = |
yA − yDC |
= |
yDC − yA |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
xA − xDC |
|
|
|
xDC − xA |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
b |
= y |
A |
− k |
DCA |
x |
A |
|
= y |
A |
− |
yA |
− yDC |
x |
A |
или |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
DCA |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
xA |
− xDC |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
b |
= y |
DC |
− k |
DCA |
x |
DC |
= y |
DC |
− |
yA − yDC |
x |
DC |
. |
|||||||||||||||
|
||||||||||||||||||||||||||||
DCA |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
xA − xDC |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Уравнение |
|
прямой |
|
радиуса |
|
описанной окружности DC A: |
||||||||||||||||||||||
y = kDCA x + bDCA .
Для радиуса описанной окружности DC B треугольника ∆ABC
имеем систему линейных алгебраических уравнений:
106
y |
|
= k |
|
x |
|
+ b |
k |
|
x |
|
+ b |
= y |
DC . |
|
DC |
|
DCB |
|
DC |
DCB , или |
DCB |
|
DC |
DCB |
|
||
|
yB = kDCB |
xB + bDCB |
|
kDCB xB + bDCB |
= yB |
||||||||
При решении данной системы линейных алгебраических уравнений получим выражения для нахождения значений коэффициентов kDCB и bDCB :
kDCB = |
yB − yDC |
= |
yDC − yB |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
xB − xDC |
|
|
|
xDC − xB |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
b |
= y |
B |
− k |
DCB |
x |
B |
= y |
B |
− |
yB |
− yDC |
x |
B |
или |
|
||||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
DCB |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
xB |
− xDC |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
b |
= y |
DC |
− k |
DCB |
x |
DC |
= y |
DC |
− |
yB − yDC |
x |
DC |
. |
||||||||||||||
|
|||||||||||||||||||||||||||
DCB |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
xB − xDC |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Уравнение |
|
прямой |
|
радиуса |
|
описанной окружности DC B: |
|||||||||||||||||||||
y = kDCB x + bDCB .
Для радиуса описанной окружности DCC треугольника ∆ABC имеем систему линейных алгебраических уравнений:
y |
|
= k |
|
x |
|
+ b |
k |
|
x |
|
+ b |
= y |
DC . |
|
DC |
|
DCC |
|
DC |
DCC , или |
DCC |
|
DC |
DCC |
|
||
|
yC |
= kDCC |
xC + bDCC |
|
kDCC xC |
+ bDCC |
= yC |
||||||
При решении данной системы линейных алгебраических уравнений получим выражения для нахождения значений коэффициентов kDCC и bDCC :
kDCC = |
yC − yDC |
= |
yDC − yC |
, |
|
|
|||||||||
|
|
|
|||||||||||||
|
|
xC − xDC |
|
xDC − xC |
|
||||||||||
b |
= y |
C |
− k |
DCC |
x |
= y |
C |
− |
yC − yDC |
x |
или |
||||
|
|||||||||||||||
DCC |
|
|
|
|
C |
|
|
|
|
C |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
xC − xDC |
|
|
bDCC = yDC − kDCC xDC = yDC − yC − yDC xDC . xC − xDC
107
Уравнение прямой радиуса описанной окружности DCC :
y = kDCC x + bDCC .
Нахождение величин радиусов описанной вокруг треугольника окружности
Значения величин радиусов описанной вокруг треугольника ∆ABC окружности (DC A = DC B = DCC ) определяются согласно
следующим формулам нахождения расстояний между двумя точками на плоскости:
lDCA = 
(xDC − xA )2 + (yDC − yA )2 ,
lDCB = 
(xDC − xB )2 + (yDC − yB )2 ,
lDCC = 
(xDC − xC )2 + (yDC − yC )2 .
2.4.2. Описание демо-версии расчетного проекта
Описание демо-версии дистанционного динамического расчетного проекта «Определение параметров сторон, биссектрис и вписанной окружности треугольника» приведем на примере реализации дистанционной системой динамических расчетных проектов расчетов значений промежуточных и итоговых результатов вычислений для произвольного треугольника на плоскости (∆ABC) со
следующими координатами вершин: A(xA ,yA ), B(xB ,yB ) и C(xC ,yC ) в сопровождении соответствующих скриншотов программы для ЭВМ.
По автоматически сгенерированным дистанционной системой динамических расчетных проектов значениям исходных данных осуществляется вывод в виде автоматически создаваемой статической Интернет-страницы полученных значений исходных данных (рис. 45), а также информации о рассчитанных значениях параметров сторон, биссектрис и вписанной окружности треугольника с визуальным выводом треугольника (рис. 46-49).
108
Рис. 46. Формирование значений исходных данных
Рис. 47. Расчет значений параметров сторон, серединных перпендикуляров и описанной окружности треугольника (часть 1)
109
Рис. 48. Расчет значений параметров сторон, серединных перпендикуляров и описанной окружности треугольника (часть 2)
110
