Доказательство.
Поскольку
,
и
,
то
.
Замечание.
Если одна из прямых перпендикулярна
оси
(не существует один из угловых
коэффициентов), то угол между прямыми
вычисляется по формуле
.
Следствие.
Из формулы (2.6) можно получить условия
параллельности и перпендикулярности
прямых. Пусть прямые заданы уравнениями
и
.
Если они параллельны, то
и из формулы (2.6) следует, что
.
Если же они перпендикулярны, то
не существует, а это возможно лишь в
случае, когда
.
Теорема 2.7.
Угол
между двумя прямыми, заданными уравнениями
и
,
вычисляется по формуле
.
Следствие.
Пусть прямые заданы уравнениями
и
.
Если они параллельны, то
;
если они перпендикулярны, то
.
Теорема 2.8.
Расстояние
от точки
до прямой
вычисляется
по формуле
.
(2.7)
Пример 2.5.
Две стороны параллелограмма заданы
уравнениями
и
,
а его диагонали пересекаются в начале
координат. Необходимо найти: а) острый
угол параллелограмма; б) координаты его
вершин и уравнения оставшихся двух
сторон; в) длину и уравнение высоты,
проведённой к большей стороне.
Решение.
Шаг
1. Перепишем уравнение второй прямой в
виде (2.1):
.
Поскольку угловые коэффициенты прямых
различны (
),
то они не являются параллельными и,
следовательно, содержат смежные стороны
параллелограмма (например,
и
).
Шаг
2. Найдём координаты точки
из системы
то есть
.
Шаг
3. Найдём координаты точки
с помощью формулы координат середины
отрезка (в параллелограмме диагонали
в точке пересечения делятся пополам):
то есть
.
Шаг
4. Найдём уравнение прямой
,
как проходящей через точку
параллельно прямой
:
,
поэтому из уравнения (2.2) находим
.
Шаг
5. Найдём координаты точки
как точку пересечения прямых
и
(самостоятельно)
.
Шаг
6. Найдём координаты точки
с помощью формулы координат середины
отрезка (самостоятельно)
.
Шаг
7. Найдём уравнение прямой
,
как проходящей через точки
и
(с помощью формулы (2.3)):
.
Шаг
8. Построим искомый параллелограмм. Шаг
9. Ответим на вопрос а), найдя
.
Поскольку
и
,
по формуле (2.6) получаем
и
.
Шаг
10. Для ответа на вопрос в) необходимо
найти длины сторон:
и
.
Таким образом будем искать длину и
уравнение высоты
,
проведённой к стороне
.
По формуле (2.7)
.
Шаг
11. Уравнение прямой
найдём по формуле (2.2) (она проходит через
точку
перпендикулярно
).
Поскольку
(смотри следствие из теоремы 2.6), то
.
Кривые второго порядка
Определение 2.3.
Окружностью с центром в точке
и радиусом
называется геометрическое место точек
координатной плоскости, удалённых от
точки
на расстояние
.
Теорема 2.9.
Уравнение окружности имеет вид
.
Доказать
самостоятельно.
Пример 2.6.
Найти центр и радиус окружности, заданной
уравнением
.
Решение.
– Из данного уравнения вытекает, что
центр окружности находится в точке
,
а радиус равен 5.
Определение 2.4. Эллипсом называется геометрическое место точек, сумма расстояний от которых до двух заданных точек постоянна и больше расстояния между этими точками. Заданные точки называются фокусами, расстояние между ними – фокальным расстоянием.
Обозначим фокальное
расстояние эллипса
,
сумму расстояний от точки
эллипса до фокусов -
.
Теорема 2.10.
Уравнение эллипса имеет вид
,
где
.
Без
доказательства.
Замечание.
Величины
и
называются большей и меньшей полуосями
эллипса соответственно, точки с
координатами
,
,
и
– вершинами эллипса. Координаты фокусов
равны
и
.
Пример 2.7.
Построить эллипс, заданный уравнением
.
