Аналитическая геометрия на плоскости дистанционные динамические расчетные проекты. Учебное пособие
.pdf
y |
|
= k |
|
x |
|
+ b |
k |
|
x |
|
+ b |
= y |
B . |
|
B |
|
BC |
|
B |
BC |
, или |
BC |
|
B |
BC |
|
|
yC = kBC xC + bBC |
kBC xC + bBC = yC |
||||||||||||
При решении данной системы линейных алгебраических уравнений получим выражения для нахождения значений коэффициентов kBС и bBС :
kBC = |
yC − yB |
= |
yB − yC |
, |
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
xC − xB |
|
xB − xC |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
b = y |
C |
− k |
BC |
x |
|
= y |
C |
− |
yC − yB |
x |
или |
|||||||
|
|
|
||||||||||||||||
BC |
|
|
C |
|
|
|
|
xC − xB |
C |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
b = y |
B |
− k |
BC |
x |
B |
= y |
B |
− |
yC − yB |
x |
B |
. |
||||||
|
||||||||||||||||||
BC |
|
|
|
|
|
|
|
xC − xB |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Уравнение стороны BC : y = kBC x + bBC .
Нахождение величин сторон треугольника
Значения величин сторон треугольника ∆ABC ( AB , AC и BC ) определяются согласно следующим формулам нахождения расстояний между двумя точками на плоскости:
lAB = 
(xB − xA )2 + (yB − yA )2 ,
lAC = 
(xC − xA )2 + (yC − yA )2 ,
lBC = 
(xC − xB )2 + (yC − yB )2 .
Нахождение координат точек пересечения сторон и опущенных на них биссектрис для треугольника
При решении данной задачи необходимо воспользоваться утверждением, что биссектриса внутреннего угла треугольника делит противоположную сторону на отрезки, отношение которых равно отношению прилежащих сторон.
81
Координаты |
основания |
биссектрисы |
AK1 , |
|
то |
|
есть |
точки |
|||||||||||
K1(xK1 ,yK1 ): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
lK1C = lAC , |
|
xC − xB |
= |
lBC |
= lK1B + lK1C = lAB + lAC = 1 + lAC . |
||||||||||||||
lK1B |
lAB |
|
xK1 − xB |
|
|
|
lK1B |
lK1B |
lAB |
|
|
|
lAB |
|
|||||
Тогда xK1 = xB + |
xC |
− xB |
, аналогично yK1 |
= yB |
+ |
yC |
− yB |
. |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
1 + |
lAC |
|
|
|
|
1 + |
lAC |
|
|
|
||||||
|
|
|
lAB |
|
|
lAB |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
Координаты |
основания |
биссектрисы |
BK2 , |
|
то |
|
есть |
точки |
|||||||||||
K2 (xK 2 ,yK 2 ): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
lK 2C = lBC , |
xC − xA |
= |
lAC |
= lK 2 A + lK 2C |
|
lK 2 A |
lAB |
xK 2 − xA |
|
lK 2 A |
lK 2 A |
Тогда xK 2 |
= xA + |
xC − xA |
, аналогично yK 2 |
||
|
|||||
|
1 + |
lBC |
|
|
|
|
lAB |
||||
|
|
|
|||
= lAB + lBC = 1 + lBC . |
|
lAB |
lAB |
= yA + yC −l yA . 1 + BC
lAB
Координаты |
основания |
биссектрисы |
CK3 , |
|
то |
|
есть точки |
|||||||||||
K3 (xK 3 ,yK 3 ): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
lK 3B = lBC , |
xB − xA |
= |
lAB |
= lK 3 A + lK 3B = lAC + lBC = 1 + lBC . |
||||||||||||||
lK 3 A |
lAC |
xK 3 − xA |
|
|
lK 3 A |
|
lK 3 A |
lAC |
|
|
|
lAC |
||||||
Тогда xK 3 = xA + |
xB − xA |
, аналогично yK 3 = yA |
+ |
yB − yA |
. |
|||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||
|
|
1 + |
lBC |
|
|
|
|
|
|
1 + |
lBC |
|
|
|||||
|
|
lAC |
|
|
|
|
lAC |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
Нахождение уравнений биссектрис треугольника |
|||||||||||||||||
Для |
биссектрисы AK1 |
треугольника ∆ABC имеем систему |
||||||||||||||||
линейных алгебраических уравнений: |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
yA = kAK1 |
xA + bAK1 |
|
|
|
|
|
kAK1 xA |
+ bAK1 = yA |
. |
|
|
|||||||
|
= kAK1 |
xK1 + bAK1 |
, или |
|
+ bAK1 = yK1 |
|
|
|||||||||||
yK1 |
|
|
|
|
kAK1 xK1 |
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
82 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
При решении данной системы линейных алгебраических уравнений получим выражения для нахождения значений коэффициентов kAK1 и bAK1 :
kAK1 |
= |
yK1 − yA |
= |
yA − yK1 |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
xK1 − xA |
|
xA − xK1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
bAK1 |
= yK1 − kAK1 xK1 = yK1 − |
yK1 − yA |
xK1 или |
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
xK1 − xA |
|
|
|
|
|||||
bAK1 |
= yA − kAK1 |
xA = yA − |
yK1 − yA |
xA . |
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
xK1 − xA |
|
|
|
|
|
|
|||||
Уравнение биссектрисы AK1 : |
|
y = kAK1 x + bAK1 . |
|
||||||||||||||||||||
Для |
биссектрисы BK2 |
треугольника ∆ABC имеем систему |
|||||||||||||||||||||
линейных алгебраических уравнений: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
y |
B |
= k |
BK 2 |
x |
B |
+ b |
, или |
|
k |
BK 2 |
x |
B |
+ b |
= y |
B . |
||||||||
|
|
|
|
|
BK 2 |
|
|
|
|
BK 2 |
|
||||||||||||
yK 2 = kBM 2 xK 2 + bBK 2 |
|
|
|
kBK 2 xK 2 + bBK 2 = yK 2 |
|||||||||||||||||||
При решении данной системы линейных алгебраических уравнений получим выражения для нахождения значений коэффициентов kBK 2 и bBK 2 :
kBK 2 |
= |
yK 2 − yB |
= |
yB − yK 2 |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
xK 2 − xB |
|
|
|
xB − xK 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
b |
= y |
K 2 |
− k |
BK 2 |
x |
K 2 |
= y |
K 2 |
− |
yK 2 − yB |
|
x |
K 2 |
или |
||||||||||||||
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
BK 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
xK 2 − xB |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
b |
= y |
B |
− k |
BK 2 |
x |
B |
= y |
B |
− |
yK 2 |
− yB |
x |
B |
. |
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
BK 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
xK 2 − xB |
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Уравнение биссектрисы BK2 : y = kBK 2 x + bBK 2 . |
||||||||||||||||||||||||||||
Для |
биссектрисы |
|
CK3 |
|
треугольника |
∆ABC имеем систему |
||||||||||||||||||||||
линейных алгебраических уравнений:
83
|
y |
|
= k |
|
x |
+ b |
|
k |
|
x |
+ b |
= y |
|
|
C |
|
CK 3 |
C |
CK 3 |
, или |
|
CK 3 |
C |
CK 3 |
C . |
yK 3 = kCK 3 xK 3 + bCK 3 |
kCK 3 xK 3 + bCK 3 = yK 3 |
|||||||||||
При решении данной системы линейных алгебраических уравнений получим выражения для нахождения значений коэффициентов kCK 3 и bCK 3 :
kCK 3 |
= |
yK 3 − yC |
= |
yC − yK 3 |
, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
xK 3 − xC |
|
|
xC − xK 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
b |
= y |
K 3 |
− k |
CK 3 |
x |
K 3 |
= y |
K 3 |
− |
yK 3 |
− yC |
x |
K 3 |
или |
||||||||||
|
|
|
||||||||||||||||||||||
CK 3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
xK 3 |
− xC |
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
b |
= y |
C |
− k |
CK 3 |
x = y − |
yK 3 |
− yC |
x . |
|
|
||||||||||||||
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
CK 3 |
|
|
|
|
|
|
C |
|
C |
|
|
xK 3 |
|
|
C |
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
− xC |
|
|
||||||
Уравнение биссектрисы CK3 : y = kCK 3 x + bCK 3 .
Нахождение величин биссектрис треугольника
Значения величин биссектрис треугольника ∆ABC ( AK1 , BK2 и CK3 ) определяются согласно следующим формулам нахождения расстояний между двумя точками на плоскости:
lAK1 = 
(xK1 − xA )2 + (yK1 − yA )2 , lBK 2 = 
(xK 2 − xB )2 + (yK 2 − yB )2 , lCK 3 = 
(xK 3 − xC )2 + (yK 3 − yC )2 .
Нахождение координат точки пересечения биссектрис треугольника или центра вписанной в треугольник окружности
Для биссектрис AK1 и BK2 треугольника ∆ABC имеем систему линейных алгебраических уравнений:
84
yKC = kAK1 xKC + bAK1 |
kAK1 xKC |
− yKC = −bAK1 |
. |
|
|
|
, или |
− yKC = −bBK 2 |
|
yKC = kBK 2 xKC + bBK 2 |
kBK 2 xKC |
|
||
При решении данной системы уравнений получим выражения для |
||||
нахождения координат точки KC (xKC ,yKC ): |
|
|
||
xKC = − bBK 2 − bAK1 = − bAK1 − bBK 2 , |
|
|
||
kBK 2 − kAK1 |
kAK1 − kBK 2 |
|
|
|
yKC = kAK1 xKC + bAK1 |
= − bBK 2 − bAK1 kAK1 + bAK1 или |
|
||
|
|
kBK 2 − kAK1 |
|
|
y = k x + b |
= − bBK 2 − bAK1 k |
+ b . |
|
|
kBK 2 − kAK1
Витоге получим значения координат точки пересеченияKC BK 2 BK 2KC BK 2BK 2
биссектрис AK1 и BK2 для треугольника ∆ABC , то есть точки
KC (xKC ,yKC ).
Для биссектрис AK1 и CK3 треугольника ∆ABC имеем систему линейных алгебраических уравнений:
yKC = kAK1 xKC + bAK1 |
kAK1 |
xKC − yKC = −bAK1 |
. |
|
|
xKC + bCK 3 |
, или |
xKC − yKC = −bCK 3 |
|
yKC = kCK 3 |
kCK 3 |
|
||
При решении данной системы линейных алгебраических уравнений получим выражения для нахождения координат точки
KC (xKC ,yKC ):
xKC |
= − bCK 3 − bAK1 = − bAK1 − bCK 3 , |
||||||
|
|
|
kCK 3 − kAK1 |
kAK1 − kCK 3 |
|||
yKC |
= kAK1 xKC + bAK1 |
= − bCK 3 − bAK1 |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
kCK 3 − kAK1 |
y |
KC |
= k |
CK 3 |
x |
KC |
+ b |
= − bCK 3 − bAK1 |
|
|
|
CK 3 |
kCK 3 − kAK1 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
85 |
kAK1 + bAK1 или
kCK 3 + bCK 3 .
В итоге получим значения координат точки пересечения биссектрис AK1 и CK3 для треугольника ∆ABC , то есть точки
KC (xKC ,yKC ).
Для биссектрис BK2 и CK3 треугольника ∆ABC имеем систему линейных алгебраических уравнений:
y |
|
= k |
|
x |
|
+ b |
k |
|
x |
|
− y |
|
= −b |
|
KC |
|
BK 2 |
|
KC |
BK 2 |
, или |
BK 2 |
|
KC |
|
KC |
BK 2 . |
yKC = kCK 3 xKC + bCK 3 |
kCK 3 xKC − yKC = −bCK 3 |
||||||||||||
При решении данной системы линейных алгебраических уравнений получим выражения для нахождения координат точки
KC (xKC ,yKC ):
xKC = − bCK 3 − bBK 2 , |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
kCK 3 − kBK 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|||
y |
KC |
= k |
BK 2 |
x |
KC |
+ b |
|
= − bCK 3 |
− bBK 2 k |
BK 2 |
+ b |
или |
|
|
|
|
BK 2 |
kCK 3 |
− kBK 2 |
|
BK 2 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
y |
KC |
= k |
CK 3 |
x |
KC |
+ b |
|
= − bCK 3 |
− bBK 2 k |
CK 3 |
+ b |
. |
|
|
|
|
CK 3 |
kCK 3 |
− kBK 2 |
CK 3 |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
В итоге получим значения координат точки пересечения |
|||||||||||||
биссектрис |
BK2 |
и |
CK3 |
для треугольника ∆ABC , |
то есть точки |
||||||||
KC (xKC ,yKC ).
Нахождение величин расстояний между точкой пересечения биссектрис треугольника и вершинами треугольника
Значения величин расстояний между точкой пересечения биссектрис треугольника ∆ABC , то есть точкой KC , и вершинами треугольника (KC A, KC B и KCC ) определяются согласно следующим формулам нахождения расстояний между двумя точками на плоскости:
86
lKCA = 
(xKC − xA )2 + (yKC − yA )2 ,
lKCB = 
(xKC − xB )2 + (yKC − yB )2 ,
lKCC = 
(xKC − xC )2 + (yKC − yC )2 .
Нахождение уравнений перпендикуляров или радиусов вписанной в треугольник окружности, опущенных из центра
вписанной в треугольник окружности на стороны треугольника
Для радиуса вписанной в треугольник ∆ABC окружности IC L1 , опущенного из центра вписанной окружности IC на сторону BC , имеем соотношения для нахождения значений коэффициентов kICL1 и
bICL1:
k |
ICL1 |
= − |
1 |
, b |
= y |
IC |
− k |
ICL1 |
x |
IC |
= y |
IC |
+ |
xIC |
. |
|
|
|
kBC |
ICL1 |
|
|
|
|
|
kBC |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Уравнение |
радиуса |
|
вписанной |
|
окружности |
IC L1 : |
||||||||||
y = kICL1 x + bICL1 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Для радиуса вписанной в треугольник ∆ABC окружности |
IC L2 , |
|||||||||||||||
опущенного из центра вписанной окружности IC на сторону AC , имеем соотношения для нахождения значений коэффициентов kICL2 и
bICL2 :
k |
ICL2 |
= − |
1 |
, b |
= y |
IC |
− k |
ICL2 |
x |
IC |
= y |
IC |
+ |
xIC |
. |
|
|
|
|
||||||||||||||
|
|
kAC |
ICL2 |
|
|
|
|
|
kAC |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Уравнение |
радиуса |
вписанной |
|
окружности |
IC K2 : |
|||||||||||
y = kICL2 x + bICL2 .
87
Для радиуса вписанной в треугольник ∆ABC окружности IC L3 , опущенного из центра вписанной окружности IC на сторону AB , имеем соотношения для нахождения значений коэффициентов kICL3 и
bICL3 :
k |
ICL3 |
= − |
1 |
|
, |
b |
|
= y |
IC |
− k |
ICL3 |
x |
IC |
= y |
IC |
+ |
xIC |
. |
|
|||||||
|
|
|
kAB |
ICL3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
kAB |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Уравнение |
|
|
радиуса |
|
вписанной |
|
|
|
окружности |
IC L3 : |
||||||||||||||||
y = kICL3 x + bICL3 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
Нахождение координат точек пересечения перпендикуляров |
||||||||||||||||||||||||
|
|
или радиусов вписанной в треугольник окружности, |
|
|||||||||||||||||||||||
опущенных из центра вписанной в треугольник окружности |
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
на стороны треугольника |
|
|
|
||||||||||||||
Для |
радиуса |
вписанной окружности IC L1 |
и стороны |
BC |
||||||||||||||||||||||
треугольника ∆ABC имеем систему линейных алгебраических |
||||||||||||||||||||||||||
уравнений: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
y |
|
= k |
|
|
x |
|
+ b |
|
|
k |
|
|
|
x |
|
− y |
|
= −b |
|
|||||||
|
|
L1 |
|
ICL1 |
|
|
L1 |
|
ICL1 , или |
|
ICL1 |
|
|
L1 |
|
|
|
L1 |
|
ICL1 . |
|
|||||
|
|
yL1 = kBC xL1 + bBC |
|
|
|
kBC xL1 − yL1 = −bBC |
|
|||||||||||||||||||
При решении данной системы линейных алгебраических уравнений получим выражения для нахождения координат точки
L1(xL1 ,yL1 ):
xL1 |
= − bBC − bICL1 = − bICL1 − bBC , |
|
|
|
||||||
|
|
|
kBC − kICL1 |
kICL1 − kBC |
|
|
|
|||
y |
L1 |
= k |
ICL1 |
x |
L1 |
+ b |
= − bBC − bICL1 k |
ICL1 |
+ b |
или |
|
|
|
ICL1 |
kBC − kICL1 |
ICL1 |
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
88 |
|
|
|
y = k x + b = − bBC − bICL1 k + b .
kBC − kICL1
Витоге получим значения координат точки пересечения радиусаBC BCL1 BC L1 BC
вписанной окружности IC L1 и стороны BC для треугольника ∆ABC ,
то есть точки L1(xL1 ,yL1 ).
Для радиуса вписанной окружности IC L2 и стороны AC треугольника ∆ABC имеем систему линейных алгебраических уравнений:
y |
|
= k |
|
x |
|
+ b |
k |
|
x |
|
− y |
|
= −b |
|
|
L2 |
|
ICL2 |
|
L2 |
ICL2 , |
или |
ICL2 |
|
L2 |
|
L2 |
|
ICL2 . |
|
yL2 = kAC xL2 + bAC |
|
kAC xL2 − yL2 = −bAC |
|||||||||||
При |
решении |
данной |
системы |
|
линейных |
алгебраических |
||||||||
уравнений получим выражения для нахождения координат точки
L2 (xL2 ,yL2 ):
xL2 |
= − bAC − bICL2 |
= − bICL2 − bAC , |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
kAC − kICL2 |
|
kICL2 − kAC |
|
|
|
|
|||
y |
L2 |
= k |
ICL2 |
x |
L2 |
+ b |
|
= − bAC − bICL2 |
k |
ICL2 |
+ b |
или |
|
|
|
ICL2 |
kAC − kICL2 |
|
ICL2 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y |
|
= k |
x |
+ b |
= − bAC − bICL2 k |
|
+ b . |
|
||||
kAC − kICL2
Витоге получим значения координат точки пересечения радиусаAC ACL2 AC L2 AC
вписанной окружности IC L2 и стороны AC для треугольника ∆ABC ,
то есть точки L2 (xL2 ,yL2 ).
Для радиуса вписанной окружности IC L3 и стороны AB треугольника ∆ABC имеем систему линейных алгебраических уравнений:
89
y |
|
= k |
|
x |
|
+ b |
k |
|
x |
|
− y |
|
= −b |
|
|
L3 |
|
ICL3 |
|
L3 |
ICL3 , |
или |
ICL3 |
|
L3 |
|
L3 |
|
ICL3 . |
|
yL3 = kAB xL3 + bAB |
|
kAB xL3 − yL3 = −bAB |
|||||||||||
При |
решении |
данной |
системы |
линейных |
алгебраических |
|||||||||
уравнений получим выражения для нахождения координат точки
L3 (xL3 ,yL3 ):
xL3 |
= − bAB − bICL3 |
= − bICL3 − bAB , |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
kAB − kICL3 |
|
kICL3 − kAB |
|
|
|
|
|||
y |
L3 |
= k |
ICL3 |
x |
L3 |
+ b |
|
= − bAB − bICL3 |
k |
ICL3 |
+ b |
или |
|
|
|
ICL3 |
kAB − kICL3 |
|
ICL3 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y |
|
= k |
x |
+ b |
= − bAB − bICL3 k |
|
+ b . |
|
||||
kAB − kICL3
Витоге получим значения координат точки пересечения радиусаAB ABL3 L3 ABAB
вписанной окружности IC L3 и стороны AB для треугольника ∆ABC , то есть точки L3 (xL3 ,yL3 ).
Нахождение величин радиусов вписанной в треугольник окружности
Значения величин радиусов вписанной в треугольника ∆ABC окружности (IC L1 , IC L2 и IC L3 ) определяются согласно следующим формулам нахождения расстояний между двумя точками на плоскости:
lICL1 = 
(xL1 − xIC )2 + (yL1 − yIC )2 ,
lICL2 = 
(xL2 − xIC )2 + (yL2 − yIC )2 ,
lICL3 = 
(xL3 − xIC )2 + (yL3 − yIC )2 .
90
