- •Тверской государственный технический университет
- •Контрольная работа
- •Фамилия, имя, отчество
- •3. Обратная матрица
- •4. Ранг матрицы
- •5. Системы линейных уравнений
- •6. Примеры
- •Тема 2. Векторная алгебра и аналитическая геометрия
- •6. Угол между двумя прямыми.
- •5. Прямая на плоскости.
- •7. Плоскость в пространстве.
- •8. Прямая в пространстве.
- •Тема 3. Введение в математический анализ. Предел последовательности
- •Предел функции
- •Некоторые эталонные пределы
- •Непрерывность функции
- •Классификация точек разрыва
- •Производная и дифференциал
- •1) 2).
- •Правило Лопиталя
- •Часть 2
5. Прямая на плоскости.
Прямая на плоскости может быть задана уравнением одного из следующих видов:
1).
- общее уравнение прямой;
2).
- уравнение с угловым коэффициентом.
- угловой коэффициент и он равен тангенсу
угла наклона прямой с положительным
направлением оси
;
3).
- уравнение прямой, проходящей через
точку
перпендикулярно нормальному вектору
;
4).
- каноническое уравнение прямой,
проходящей через точку
параллельно направляющему вектору
;
5).
- параметрические уравнения прямой;
6).
- уравнение прямой, проходящей через
две точки
;
7).
- уравнение прямой в отрезках на осях,
гдеa
и b
величины отрезков, отсекаемых прямой
на координатных осях;
8).
- нормальное уравнение прямой, где
- угол, который образует нормальный
вектор, направленный из начала координат
к прямой,p
– расстояние от начала координат до
прямой.
Общее уравнение (1) приводится к нормальному виду путём умножения на нормирующий множитель:
.
Если прямая l
задана нормальным уравнением, а
- некоторая точка плоскости, то выражение:
называется отклонением точки
от прямойl.
Знак
указывает на взаимное расположение
точки
,
прямойl
и начала
координат. Если точка
и начало координат лежат по разные
стороны от прямойl,
то
,
а если по одну, то
.
Расстояние от точки
до прямойl
находится по формуле:
.
6. Угол между двумя прямыми.
1). Пусть заданы две прямые:
и
![]()
Нормальные векторы прямых имеют координаты:
![]()
Угол между прямыми можно найти как угол между нормальными векторами:
.
Условие параллельности двух прямых:
.
Условие перпендикулярности:
т.е.
.
2). Если прямые заданы каноническими уравнениями:
и
,
то их направляющие
векторы:
.
Аналогично с п.1). имеем:
![]()
Условие параллельности:
.
Условие перпендикулярности:
.
3). Если две прямые заданы уравнениями с угловыми коэффициентами:
,
тогда угол между прямыми можно вычислить по формуле:
,
при этом угол
отсчитывается в направлении от первой
прямой ко второй.
Условие параллельности:
.
Условие перпендикулярности:
.
Примеры:
Дано общее уравнение прямой:
.
Напишите различные типы уравнений этой
прямой.
а). Уравнение прямой в отрезках;
![]()
![]()

б). Уравнение прямой с угловым коэффициентом;
![]()
![]()
в). нормальное уравнение прямой;
![]()
.
Найти уравнение прямой, проходящей через точку
перпендикулярно вектору
.
Решение:
Воспользуемся уравнением
![]()

Составить уравнение прямой, проходящей через точку
и начало координат.
Решение: Уравнение прямой, проходящей через две точки имеет вид:
![]()
Написать уравнение прямой с направляющим вектором
и проходящей через точку
Решение:
![]()
![]()
![]()
Найти угол между прямыми
и
Решение:
![]()
![]()
Показать, что прямые
и
перпендикулярны.
Решение:
![]()
Найдём скалярное
произведение
и![]()
, следовательно,
прямые перпендикулярны.
Даны вершины треугольника
.
Найти уравнения медианы, высоты,
биссектрисы, проведённых из вершиныС.
С
А Н М К В
а). медиана СМ
точка М – середина отрезка АВ.
Найдём координаты точки М:

Итак, точка
![]()
Найдём уравнение СМ как прямой, проходящей через 2 точки М(3,3) и С(12,-1)

б). высота СН
Так как
,
то вектор
,
значит он является нормальным для прямойСН,
также известны координаты точки С,
через которую проходит прямая СН.

в). биссектриса СК
Воспользуемся следующим свойством биссектрисы: каждая точка биссектрисы угла равноудалена от сторон этого угла.
Возьмём на
биссектрисе СК
текущую точку
.
По свойству имеем:
.
Но
и
есть расстояния от точкиN
до АС и
ВС
соответственно.
C
![]()
![]()
N
A K B Составим уравнения АС и ВС:
АС:

ВС:

Нормируем эти уравнения:
,
следовательно, АС:
,
тогда
;
,
следовательно, ВС:
,
тогда
.
Так как
![]()
Для того, чтобы
снять модули в этом соотношении, установим
положение начала координат относительно
прямых АС и
ВС.
Так как нормали
из точкиО
в сторону АС
и ВС
сонаправлены, то соотношение
примет вид:
![]()
СК:
.
Составьте уравнения прямых, проходящих через точку
и составляющих с прямой
угол
.
Будем искать
уравнение прямой в виде
.
Так как прямая проходит через точкуА,
то её координаты удовлетворяют уравнению
прямой, т.е.
.
Угол между прямыми, заданными уравнениями
с угловыми коэффициентами можно найти
по формуле:
.
Так как угловой
коэффициент данной прямой равен
,
а угол
,
то
Имеем два значения k:
.
Найдём соответствующие
значения b:

Получили две
искомые прямые:
.
Прямая отсекает на координатных осях равные положительные отрезки. Составить уравнение прямой, если площадь треугольника, образованного прямой и осями координат равна 8.

Будем
искать уравнение прямой в отрезках
,
так как
,
то
![]()
![]()
![]()
![]()
При каких значениях параметра t прямые
и
параллельны?
Прямые, заданные общими уравнениями параллельны, если коэффициенты при x и y пропорциональны, т.е.
![]()
Найти уравнение общей хорды двух окружностей:


Решение: Найдём точки пересечения окружностей, для этого решим систему уравнений:


Соответственно,
.
Теперь получим
уравнение общей хорды, зная две точки
,
через которые проходит эта прямая:
![]()
Найти расстояние от точки
до прямой
.
Решение:
Нормируем уравнение прямой
.
![]()
.
