Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

fix1

.pdf
Скачиваний:
21
Добавлен:
29.05.2015
Размер:
3.39 Mб
Скачать

(TAK KAK PRI SLOVENII UDWOENNYE PROIZWEDENIQ UNI^TOVATSQ, A KO- \FFICIENTAMI PRI a2 I b2 BUDUT sin2 t + cos2 t = 1).

w ITOGE MY POLU^ILI KANONI^ESKOE URAWNENIE OKRUVNOSTI S CENT- ROM W NA^ALE KOORDINAT I RADIUSOM r = pa2 + b2: (rIS. 93).

 

4:

8 x = a sin t

 

 

< y = b cos t:

 

 

 

:

x I y MEVDU SOBOJ

 

zDESX LEGKO ISKL@^ITX PARAMETR t I SWQZATX

NEPOSREDSTWENNO. dLQ \TOGO SNA^ALA RAZDELIM PERWOE URAWNENIE NA

a WTOROE { NA

b ZATEM WOZWEDEM OBE ^ASTI \TIH URAWNENIJ W

KWADRAT I SLOVIM URAWNENIQ

 

 

 

8 x=a = sin t

 

2

2

)

x2

+ y2 = 1:

< y=b = cos t

a

b

:

 

 

 

 

pOLU^ILI URAWNENIE \LLIPSA S CENTROM W NA^ALE KOORDINAT I POLU-

OSQMI a I b:

(rIS.95).

 

 

 

 

 

 

 

 

rIS. 96

 

 

 

 

rIS. 95.

 

 

 

5:

8

x = a sin2 t

 

 

2

t:

 

 

< y = b cos

 

 

 

 

:

 

 

 

t E]< PRO]E.

 

w \TOM PRIMERE DEJSTWIQ PO ISKL@^ENI@ PARAMETRA

dLQ \TOGO DOSTATO^NO RAZDELITX PERWOE URAWNENIE NA

a WTOROE {

NA

b I SLOVITX URAWNENIQ. pOLU^IM URAWNENIE PRQMOJ W OTREZKAH

x

+ y

= 1:

a

 

b

 

w SILU TOGO, ^TO 0 sin2 t 1

I

0 cos2 t 1 TO 0 x a I

0 y b I GEOMETRI^ESKIM OBRAZOM ISHODNOGO URAWNENIQ BUDET TOLXKO OTREZOK PRQMOJ, ZAKL@^ENNYJ MEVDU TO^KAMI PERESE^ENIQ EE S OSQMI KOORDINAT. (rIS.96).

112

y = 4 cos(x=2)
RISUNKE 99.

 

6:

8 x = sin 2t

 

 

 

 

 

< y = 2 ; sin 2t:

 

 

 

 

 

 

:

 

 

 

 

 

sKLADYWAQ URAWNENIQ, POLU^IM URAWNENIE PRQMOJ

 

 

 

 

x + y = 2:

 

nO W SILU TOGO, ^TO

j sin 2tj 1

TO

;1 x 1 I

 

1

y 3 I GEOMETRI^ESKIM OBRAZOM ISHODNOGO URAWNENIQ BUDET

TOLXKO OTREZOK PRQMOJ,ZAKL@^ENNYJ MEVDU TO^KAMI

A(;1 3) I

B(1 1): (rIS.97).

 

 

 

 

 

7:

8 x = 2

 

 

 

 

 

< y = cos t:

 

 

 

 

 

 

:

j cos tj 1

TO

;1 y 1 A

x = 2: i MY

 

w SILU TOGO, ^TO

POLU^AEM WERTIKALXNYJ OTREZOK.

(rIS.98).

 

8 x = 2t

8: < y = 4 cos t:

:

rIS. 97.

rIS. 98.

w \TOM PRIMERE LEGKO ISKL@^ITX PARAMETR t: wYRAVAQ t IZ PERWOGO URAWNENIQ t = x=2 I PODSTAWLQQ WO WTOROE, IMEEM ZAWISIMOSTX

GRAFIK KOTOROJ POKAZAN NA

 

 

rIS. 99.

 

 

 

 

9:

8

x = 1 + t

 

 

2

:

 

 

< y = t

 

 

 

:

 

 

 

t SLEDU@]IM OBRAZOM : IZ PERWOGO URAWNE-

 

iSKL@^IM PARAMETR

NIQ IMEEM

 

t = x ; 1:

pODSTAWIM WYRAVENIE DLQ t WO WTOROE

URAWNENIE, POLU^IM

 

y = (x ; 1)2:

|TO URAWNENIE PARABOLY S WER[INOJ W TO^KE O0(1 0) OSX@ SIMMET- RII - OY I WETWQMI, NAPRAWLENNYMI WWERH. (rIS.100).

113

 

10:

8 x = 4 sin2 t

 

 

 

 

 

 

 

< y

= cos t:

 

 

 

 

 

 

 

 

:

 

 

t SLEDU@]IM OBRAZOM : IZ PERWOGO URAWNE-

 

iSKL@^IM PARAMETR

NIQ IMEEM

x = 4 sin2 t = 4(1

; cos2 t):

pODSTAWIM WYRAVENIE DLQ

cos t = y IZ WTOROGO URAWNENIQ, POLU^IM

 

 

 

 

x = 4(1 ; y2)

)

x ; 4 = ;4y2

) y2 = ;

1

(x ; 4)

 

4

|TO URAWNENIE PARABOLY S WER[INOJ W TO^KE O0(4 0)

OSX@ SIMMET-

RII { OX I WETWQMI, NAPRAWLENNYMI WLEWO. tAK KAK

 

 

 

 

j cos tj 1

0 sin2 t 1

IMEEM :

; 1 y 1

A 0 x 4:

i MY POLU^AEM, ^TO ISHODNOMU PARAMETRI^ESKOMU URAWNENI@ UDOW- LETWORQET TOLXKO U^ASTOK PARABOLY, KOTORYJ WYDELEN NA RISUNKE

 

 

rIS. 100.

 

 

 

 

rIS. 101.

 

 

 

 

rIS. 102.

 

 

8

x = sin

t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

11:

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

< y = cos t:

 

t

SLEDU@]IM OBRAZOM: WTOROE URAWNENIE

 

iSKL@^IM PARAMETR

 

 

:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ZAPI[EM W WIDE

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 t

 

 

2 t

2 t

 

 

 

 

y = cos t = cos

 

 

 

; sin

 

= 1 ; 2 sin

 

:

 

 

 

 

 

 

2

 

2

2

pODSTAWIM WYRAVENIE DLQ

sin

 

t

= x

IZ PERWOGO URAWNENIQ

 

 

2

 

y = 1 ; 2x2

)

y ; 1 = ;2x2

) x2 = ;

1

(y ; 1):

 

2

|TO URAWNENIE PARABOLY S WER[INOJ W TO^KE O0(0 1) OSX@ SIMMET-

RII -

OY

I WETWQMI,

NAPRAWLENNYMI WNIZ.

 

w SILU TOGO, ^TO

j cos tj 1

j sin(t=2)j 1 IMEEM:

;1 y 1

A ;1 x 1:

 

i MY POLU^AEM, ^TO ISHODNOMU PARA-

METRI^ESKOMU URAWNENI@ UDOWLETWORQET TOLXKO U^ASTOK PARABOLY,

KOTORYJ WYDELEN NA RISUNKE (rIS. 102).

114

j cos tj 1
BUDUT OTRICATELXNY-
x = 9 y = 10 x = 2 y = 4 x = 1 y = 2 x = 0 y = 2 x = ;7 y = 10
A1(9 10):
A2(2 4):
A3(1 2):
A4(0 2): A5(;7 10):

12: 8 x = ctg t

< y = 1 ; tg t:

rIS. 103.

pOSKOLXKU

tg t =

1

 

 

TO POSLE ISKL@-

ctg t

 

 

 

 

 

^ENIQ PARAMETRA

 

t POLU^IM URAWNENIE

1

)

y ;

 

 

1

 

y = 1 ; x

1 = ;x

: |TO URAW-

NENIE GIPERBOLY y = ;1=x

SME]ENNOJ

PARALLELXNO SAMOJ SEBE WWERH NA EDINI- CU.

13: 8 x = (1 ; t3)

<: y = 2(1 + t2):

rIS. 104.

pOSTROIM GRAFIK \TOJ ZAWISIMOSTI NE- POSREDSTWENNO, HOTQ I ZDESX MOVNO BY- LO BY ISKL@^ITX PARAMETR. zADA<M RQD ZNA^ENIJ t I NAHODIM SOOTWETSTWU@- ]IE ZNA^ENIQ x I y.

t = ;2 t = ;1 t = 0 t = 1 t = 2

 

14:

8 x = ln cos t

 

< y = ln sin t:

 

 

:

 

pOSTROIM GRAFIK \TOJ ZAWISIMOSTI NEPOSREDSTWENNO, OTMETIW SRA-

ZU SLEDU@]IE OBSTOQTELXSTWA : IZ OBLASTI OPREDELENIQ LOGARIFMI- ^ESKOJ FUNKCII SLEDUET, ^TO cos t > 0 I sin t > 0

T.E. PRI POSTROENII KRIWOJ MY IMEEM PRAWO BRATX TOLXKO ZNA^E- NIQ 0 < t < =2: kROME TOGO, W SILU TOGO, ^TO

j sin tj 1 TO POLU^AEMYE ZNA^ENIQ x I y

MI, TAK KAK LOGARIFM ^ISLA, MENX[EGO EDINICY, ESTX OTRICATELXNOE ^ISLO. tAKIM OBRAZOM, KRIWAQ DOLVNA LEVATX W 3-EJ ^ETWERTI. dALEE ZADA<M RQD ZNA^ENIJ t I NAHODIM SOOTWETSTWU@]IE ZNA^ENIQ x I y:

t = =6

x ;0:16

y ;0:7:

t = =4

x ;0:35

y ;0:35:

t = =3

x ;0:7

y ;0:16:

rIS. 105.

115

kRIWYE W POLQRNOJ SISTEME KOORDINAT

 

 

=

1

 

'

 

2 sin '

1

'

= e

= 1 +

1

= 1 cos '

 

= cos

'

 

 

3

kRIWYE, ZADANNYE PARAMETRI^ESKI

oKRUVNOSTX

aSTROIDA

cIKLOIDA

(

x = a(cos t + sin t)

(

sin t)

oTREZOK PRQMOJ

(

( x = 1 + 2 sin t

 

x = a cos3 t

3

x = et=3

(

(

x= a(t + sin t)

x = t sin 2t

y = 1 cos 2t

116

g L A W A 4. analiti~eskaq geometriq w prostranstwe

4.1. pLOSKOSTX

wSQKU@ PLOSKOSTX W PRQMOUGOLXNYH KOORDINATAH OXY Z MOVNO OPISATX URAWNENIEM 1-OJ STEPENI (LINEJNYM) OTNOSITELXNO TREH PE-

REMENNYH x y I z, T.E. URAWNENIEM WIDA

 

Ax + By + Cz + D = 0:

(1)

|TO URAWNENIE NAZYWAETSQ OB]IM URAWNENIEM PLOSKOSTI.

dLQ POLU^ENIQ URAWNENIQ PLOSKOSTI ISPOLXZU@TSQ SREDSTWA WEK- TORNOJ ALGEBRY.

4.1.1. oSNOWNYE URAWNENIQ PLOSKOSTI

1.

pLOSKOSTX ZADANA TO^KOJ M0(x0 y0 z0) I WEKTOROM NORMA-

LI

~

W KA^ESTWE KOTOROGO MOVET BYTX WZQT L@BOJ

N = fA B Cg

WEKTOR, PERPENDIKULQRNYJ PLOSKOSTI. (rIS.107.)

w \TOM SLU^AE DLQ SOSTAWLENIQ URAWNENIQ

PLOSKOSTI MY BEREM NA NEJ PROIZWOLXNU@

TO^KU M(x y z)

OBRAZUEM WEKTOR

;;;!M0M = f(x ; x0) (y ; y0) (z ; z0)g

rIS. 107.

I ZAPISYWAEM USLOWIE PERPENDIKULQRNOSTI WEKTOROW

N = fA B Cg I ;;;!M0M = f(x ; x0) (y ; y0) (z ; z0)g

~

 

 

ISPOLXZUQ IH SKALQRNOE PROIZWEDENIE

~

= 0:

N ;;;!M0M

iLI W KOORDINATNOJ FORME

 

 

A (x ; x0) + B (y ; y0) + C (z ; z0) = 0:

(2)

rASKRYW SKOBKI I OBOZNA^IW D = ;Ax0 ; By0 ; Cz0 POLU^IM

OB]EE URAWNENIE PLOSKOSTI

Ax + By + Cz + D = 0:

117

(2).

tAKIM OBRAZOM, MOVNO POLU^ITX URAWNENIE PLOSKOSTI, ZNAQ KO- ORDINATY TO^KI, ^EREZ KOTORU@ PROHODIT PLOSKOSTX, I KAKOJ-LIBO WEKTOR, PERPENDIKULQRNYJ PLOSKOSTI. rASSMOTRIM PROSTEJ[IE PRI- MERY.

zADA^A 1. sOSTAWITX URAWNENIE PLOSKOSTI, PROHODQ]EJ ^EREZ

 

M0(5 ;1 7)

 

 

N = f2 4 ;3g.

TO^KU

 

PERPENDIKULQRNO WEKTORU ~

rE[ENIE. iSPOLXZUEM URAWNENIE (2). pODSTAWLQEM W NEGO WMES-

TO KO\FFICIENTOW

 

 

~

A B C KOORDINATY WEKTORA N A WMESTO

(x0 y0 z0); KOORDINATY TO^KI M0:

 

 

2 (x ; 5) + 4 (y + 1) ; 3 (z ; 7) = 0

)

2x + 4y ; 3z + 15 = 0:

zADA^A 2. sOSTAWITX URAWNENIE PLOSKOSTI, PROHODQ]EJ ^EREZ

TO^KU TO^KU

M0(1 2 ;6)

PERPENDIKULQRNO WEKTORU

;!P Q

SOEDINQ

-

@]EMU TO^KI P (1 ;5 2) I

Q(5 ;7 ;1):

 

 

 

rE[ENIE. iSHODNOE URAWNENIE

kOORDINATY TO^KI, ^EREZ KOTORU@ PROHODIT PLOSKOSTX, IZWESTNY.

nAJDEM KOORDINATY WEKTORA NORMALI ~ KOTORYM W

N = fA B Cg

DANNOJ ZADA^E QWLQETSQ WEKTOR

;!P Q = f5 ; 1 ;7 + 5 ;1 ; 2g = f4 ;2 ;3g: tAKIM OBRAZOM, URAWNENIE PLOSKOSTI

4(x ; 1) ; 2(y ; 2) ; 3(z + 6) = 0 ) 4x ; 2y ; 3z ; 18 = 0: zADA^A 3. sOSTAWITX URAWNENIE PLOSKOSTI, PROHODQ]EJ ^EREZ

TO^KU

M0(1 2 ;6)

PERPENDIKULQRNO OSI

OX:

rE[ENIE.

iSHODNOE URAWNENIE TO VE.

kOORDINATY TO^KI, ^EREZ

KOTORU@ PROHODIT PLOSKOSTX, IZWESTNY. w KA^ESTWE WEKTORA NORMALI

~

W DANNOM SLU^AE MOVNO WZQTX WEKTOR

~

N = fA B Cg

i = f1 0 0g {

ORT OSI OX:

tAKIM OBRAZOM,

URAWNENIE PLOSKOSTI

1(x ; 1) + 0(y ; 2) + 0(z + 6) = 0

) x ; 1 = 0

ILI x = 1:

118

rIS. 108.

2. pLOSKOSTX ZADANA KOORDINATAMI TREH TO^EK, PRINADLEVA-

]IH PLOSKOSTI: M1(x1 y1 z1) M2(x2 y2 z2) I M3(x3 y3 z3):

(rIS.108.)

1-YJ SPOSOB. wOZXMEM NA PLOSKOSTI PROIZWOLXNU@ TO^KU M(x y z) I OBRAZUEM 3 WEKTORA, LEVA]IE W \TOJ PLOSKOSTI:

;;;!M1M = f(x ; x1) (y ; y1) (z ; z1)g

;;;!M1M2 = f(x2 ; x1) (y2 ; y1) (z2 ; z1)g

;;;!M1M3 = f(x3 ; x1) (y3 ; y1) (z3 ; z1)g:

a TEPERX ZAPI[EM USLOWIE KOMPLANARNOSTI 3-H WEKTOROW W WEKTORNOJ I KOORDINATNOJ FORMAH S POMO]X@ SME[ANNOGO PROIZWEDENIQ

 

 

 

 

(;;;!M1M

;;;!M1M2 ;;;!M1M3) = 0

 

 

 

)

 

 

x ; x1

y ; y1

z

; z1

 

 

 

 

 

 

 

x2

; x1

y2 ; y1

z2

; z1

 

= 0:

(3)

 

 

 

 

 

x3

; x1

y3 ; y1

z3 ; z1

 

1-OJ STROKI, POLU^IM

rASKRYWAQ \TOT OPREDELITELX PO \LEMENTAM

OB]EE URAWNENIE PLOSKOSTI.

 

 

 

 

 

 

 

 

zADA^A 4.

sOSTAWITX URAWNENIE PLOSKOSTI, PROHODQ]EJ ^EREZ TRI

TO^KI M1(3

;2 2)

M2(;3 1 2) M3(;1 2 1):

 

 

rE[ENIE.

wOZXMEM NA PLOSKOSTI PROIZWOLXNU@ TO^KU

 

M(x y z)

I OBRAZUEM 3 WEKTORA, LEVA]IE W \TOJ PLOSKOSTI:

 

;;;!M1M = f(x ;

3) (y + 2)

(z ; 2)g

;;;!M1M2 = f;6

3 0g

-

;;;!M1M3 = f;4

4

 

;1g.

a TEPERX ZAPI[EM USLOWIE KOMPLANAR

NOSTI \TIH WEKTOROW W KOORDINATNOJ FORME S POMO]X@ SME[ANNOGO

PROIZWEDENIQ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x ; 3

y + 2 z

; 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

;6

3

0

 

= 0:

 

 

 

 

 

 

 

;4

4

;1

 

 

1-OJ STROKI

 

rASKRYWAEM \TOT OPREDELITELX PO \LEMENTAM

 

(x ; 3) (;3)

; (y + 2) (6) + (z ; 2) (;12) = 0:

 

rAZDELIM WSE WYRAVENIE NA

(;3)

 

 

 

 

 

 

 

(x ; 3) + 2 (y + 2) + 4 (z ; 2) = 0

 

)

 

x + 2y + 4z ; 7 = 0:

 

119

2-OJ SPOSOB SOSTAWLENIQ URAWNENIQ PLOSKOSTI, PROHODQ]EJ ^E- REZ 3 ZADANNYE TO^KI. |TOT SPOSOB NE TREBUET ZNANIQ GOTOWOJ FOR- MULY (3), A OSNOWAN NA ISPOLXZOWANII URAWNENIQ PLOSKOSTI, PROHO- DQ]EJ ^EREZ TO^KU, PERPENDIKULQRNO ZADANNOMU WEKTORU.

kAK UVE OTME^ALOSX, DLQ SOSTAWLENIQ URAWNENIQ PLOSKOSTI

A(x ; x0) + B(y ; y0) + C(z ; z0) = 0

NEOBHODIMO ZNATX KOORDINATY ODNOJ TO^KI (PUSTX \TO BUDET TO^KA

M1) I WEKTOR NORMALI PLOSKOSTI. dLQ NAHOVDENIQ WEKTORA NORMALI OBRAZUEM W PLOSKocTI DWA IZWESTNYH WEKTORA ;;;!M1M2 I ;;;!M1M3: (rIS.109.)

tAK KAK W KA^ESTWE WEKTORA NORMALI PLOSKOSTI MOVET BYTX WZQT L@- BOJ WEKTOR, PERPENDIKULQRNYJ \TOJ PLOSKOSTI, TO W NA[EM SLU^AE W KA^ESTWE WEKTORA NORMALI SLEDUET WZQTX WEKTOR, QWLQ@]IJSQ WEK- TORNYM PROIZWEDENIEM \TIH WEKTOROW, TAK KAK IZ WEKTORNOJ ALGEB- RY IZWESTNO, ^TO WEKTORNOE PROIZWEDENIE DWUH WEKTOROW ESTX WEKTOR, PERPENDIKULQRNYJ \TIM WEKTORAM.

 

 

 

N

= [;;;!M1M2 ;;;!M1M3]:

 

 

 

 

 

 

iTAK

 

~

;;;!1 2

;;;!1 3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

nAJDEM KOORDINATY WEKTOROW

 

M M I

M M :

 

 

 

 

 

 

;;;!M1M2 = f;3 ; 3 1 + 2 2 ; 2g = f;6 3 0g

 

 

;;;!M1M3 =

f;

1

;

3 2 + 2 1

;

2

g

=

f;

4 4

1

g

:

rIS. 109.

 

 

 

 

 

 

 

 

;

 

nAHODIM WEKTOR NORMALI, ZAPISAW WEKTORNOE PROIZWEDENIE W KOORDI- NATNOJ FORME

~

~

~

 

 

 

 

 

i

j

k

 

 

~

~

~

;6

3 0

=

;3

i ; 6

j ; 12 k:

;4

4~

;1

 

 

 

 

pODSTAWLQEM KOORDINA-

iTAK, WEKTOR NORMALI N = f;3 ;6 ;12g:

TY TO^KI 1 I WEKTORA ~ W URAWNENIE PLOSKOSTI

M N

;3(x;3);6(y+2);12(z;2) = 0 ) (x;3)+2(y+2)+4(z;2) = 0 )

x + 2y + 4z ; 7 = 0:

120

4.1.2. zADA^I NA PLOSKOSTX

1. pOSTROENIE PLOSKOSTEJ

oTMETIM, ^TO OB]EE URAWNENIE PLOSKOSTI MOVET BYTX POLNYM ILI NEPOLNYM, T.E. W NEM MOGUT OTSUTSTWOWATX ODNO ILI NESKOLXKO SLAGAEMYH. wID URAWNENIQ OPREDELQET ORIENTACI@ PLOSKOSTI W PRO- STRANSTWE.

zADA^A 5. pOSTROITX PLOSKOSTI.

1: 3x ; 2y + z ; 6 = 0.

pLOSKOSTX UDOBNO STROITX PO TREM TO^KAM, A IMENNO PO TO^KAM

PERESE^ENIQ PLOSKOSTI S OSQMI KOORDINAT:

 

 

pUSTX x = 0

y = 0,

TOGDA PO URAWNENI@ PLOSKOSTI POLU^IM

z = 6: pOLU^AEM TO^KU M1(0 0 6):

 

 

 

aNALOGI^NO :

x = 0

z = 0

)

y = ;3: pOLU^AEM TO^KU

M2(0 ;3 0):

bEREM

y = 0 z

= 0

POLU^AEM

x = 2

I TO^KU

 

 

 

 

 

M3(2 0 0): (rIS.110.)

 

 

rIS. 110.

 

rIS. 111.

 

 

 

 

nAHODIM TO^KI PERESE^ENIQ PLOSKOSTI S OSQMI KOORDINAT:

pUSTX

x = 0

y = 0,

TOGDA PO URAWNENI@ PLOSKOSTI POLU^IM

z = 1:

pOLU^AEM TO^KU

M1(0 0 1):

 

aNALOGI^NO : PRI x = 0 z = 0 WY^ISLQEM

y = 1: pOLU^AEM TO^KU

M2(0 1 0):

 

 

 

bEREM

y = 0

z = 0 POLU^AEM x = 1

I TO^KU M3(1 0 0):

(rIS.111.)

121

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]