- •I. Метод координат на плоскости
- •§ 1. Аффинная система координат
- •§ 2. Деление отрезка в данном отношении
- •§ 3. Переход к новой аффинной системе координат
- •§ 4. Прямоугольная декартова система координат
- •1) При системах координат одинаковых типов:
- •2.) При системах координат различных типов:
- •§5. Полярная система координат
- •§6. Геометрический смысл уравнений и неравенств в координатах
- •II. Прямая линия на плоскости
- •§7. Уравнения прямой, проходящей через данную точку и через две данные точки
- •§8. Общее уравнение прямой
- •§9. Другие способы задания прямой
- •10. Параметрические уравнения прямой
- •20. Уравнение прямой в отрезках на осях координат
- •30. Уравнение прямой с угловым коэффициентом
- •§10. Взаимное расположение точки и прямой
- •§ 11. Взаимное расположение двух прямых
- •Будем искать уравнение искомой прямой в виде . Имеем: .
- •§ 12. Нормальное уравнение прямой. Полярное уравнение прямой. Пучок прямых
- •III. Линии второго порядка
- •§13. Эллипс («Недостаток»)
- •§14. Директрисы эллипса
- •§15. Исследование уравнения эллипса
- •1. Оси и центры
- •2. Вершины
- •3. Расположение относительно осей
- •4. Другие уравнения эллипса
- •§16. Гипербола («Избыток» - греческий)
- •§17. Исследование уравнения гиперболы
- •1. Оси и центр
- •2. Вершины
- •3. Расположение относительно осей
- •4. Асимптоты ( от греческого – несовпадающий, не касающийся)
- •§18. Парабола (“приложение”)
- •§19. Исследование уравнения параболы
- •1. Ось и вершина
- •2. Расположение относительно оси и директрисы
- •3. Фокальная хорда
- •4. Другие виды уравнения параболы
- •§20. Уравнения эллипса, гиперболы и параболы в полярных координатах
- •§21. Общее уравнение линии второго порядка
- •IV Преобразование плоскости
- •§21. Понятие отображения.
- •§22. Отображения фигур на плоскости.
- •§23. Композиция отображений.
- •§24.Обратное отображение.
- •§25. Группа преобразований.
- •§26. Группа движений.
- •Классификация движений плоскости:
- •§27. Формулы движений.
- •§28. Группа симметрий фигуры.
- •§29. Группа преобразований подобия.
- •§30. Формулы подобия.
- •§31. Группа аффинных преобразований.
- •§32. Применение преобразований плоскости к решению задач.
- •V. Метод координат в пространстве
- •§22. Аффинная и прямоугольная декартова системы координат в пространстве
- •§23. Векторное произведение векторов
- •§24. Смешанное произведение векторов
- •VI. Плоскости и прямые
- •§ 1. Общее уравнение плоскости
- •§26. Специальные виды уравнений плоскости
- •§27. Расстояние от точки до плоскости
- •§ 28. Взаимное расположение двух плоскостей
- •§ 29. Связка плоскостей и пучок плоскостей
- •§ 30. Способы задания прямой в пространстве
- •10. Параметрические уравнения прямой
- •20. Канонические уравнения прямой
- •30. Связка прямых
- •40. Уравнения прямой, проходящей через две точки
- •50. Общие уравнения прямой
- •§31. Взаимное расположение двух прямых в пространстве
- •§ 32. Взаимное расположение прямой и плоскости
- •VII. Поверхности второго порядка
- •§33. Общее уравнение поверхности второго порядка
- •§34. Эллипсоид
- •§35. Однополостный гиперболоид
- •§36. Двуполостный гиперболоид
- •§37. Эллиптический параболоид
- •§38. Гиперболический параболоид
- •§39. Цилиндрические поверхности
- •§40. Конические поверхности
- •§41. Прямолинейные образующие поверхностей второго порядка.
- •10. Однополосный гиперболоид.
- •20. Гиперболический параболоид.
§ 4. Прямоугольная декартова система координат
Определение. Аффинная система координат называется прямоугольной декартовой, если ее координатные векторы составляют ортонормированный базис .
;
.
Теорема 1. Расстояние между точками А(х1;у1) и В(х2;у2) в прямоугольной декартовой системе координат выражается формулой:
.
Доказательство. По определению длины вектора имеем:
, где .
Теорема доказана.
Теорема 2. Пусть 1) старая и новая системы координат – прямоугольные декартовы: и ; 2) новое начало координат имеет в старой системе координаты и : ; 3) новая ось абсцисс составляет со старой осью абсцисс Ox угол α: . Тогда старые координаты х и у точки М выражаются через новые координаты этой точки и по формулам:
1) При системах координат одинаковых типов:
(1)
2.) При системах координат различных типов:
(2)
Доказательство. 1 случай. Пусть обе системы координат правые. Отложим от одной точки О координатные векторы старой системы , и координатные векторы новой системы , .
Так как по условию теоремы , , то по определению косинуса и синуса при α имеем:
(3)
Так как , то аналогично имеем по определению косинуса и синуса угла и формулам приведения:
(4)
Подставляя выражения (3) и (4) в общие формулы перехода от одной аффинной системы координат к другой из §3, получаем:
(1)
2 случай. Системы координат различных типов, например, старая – правая, новая – левая.
; .
Теорема доказана.
Замечание. В соответствии с замечанием 2 из §2 имеем при системах координат одинаковых типов:
из (1) ,
а при системах координат различных типов:
из (2) .
Следствие 1. Если новая система координат получена из старой с помощью параллельного переноса, то α=00 и формулы (1) принимают вид (cos 00=1, sin00=0):
Следствие 2. Если новая система координат получена из старой с помощью поворота на угол α вокруг начала координат, то х0=у0=0 и формулы (1) принимают вид:
§5. Полярная система координат
Определение 1. Полярной системой координат называется совокупность точки О – полюса – и проходящей через нее оси р – полярной оси, расположенных на положительно ориентированной плоскости.
Координатами произвольной точки М в этой системе координат называются числа ρ и Ө, где:
1) расстояние ρ=ОМ – полярный радиус,
2) угол Ө между положительным направлением оси р и лучом ОМ – полярный угол, причем 0≤ ρ<+∞, -π<Ө0≤ π – главное значение полярного угла Ө, Ө = Ө0+2πк, к℮Z.
Для полюса О полярный радиус ρ=0, полярный угол не определен.
Замечание 1. Если полюс О совпадает с началом прямоугольной декартовой системы координат Оху, а полярная ось р – с осью абсцисс Ох, то имеем:
x=ρcosӨ
y=ρsinӨ, обратно:
ρ=
tgӨ= для М(х;у), х≠0
Если х=0, то Ө= или Ө= - в зависимости от знака у.
Пример 1. Найти полярные координаты точки М(-2;-2).
ρ = tg Ө= . Так как х<0 и у<0, то точка М находится в III четверти и Ө=1800+450=2250. Итак: ρ = , Ө0=2250
( ρ)
Замечание 2. По определению полярного радиуса ρ≥0, но иногда считают, что ρ может быть и отрицательным. Тогда предполагают, что точка М лежит на продолжении стороны угла Ө и ОМ= . В этом случае полярные координаты называются обобщенными.
Пример 2 . ρ = , Ө0=2250
ρ =- , ρ Ө0=450
Определение 2. уравнение вида F(ρ, Ө)=0 называется уравнением линии в полярных координатах, если ему удовлетворяют полярные координаты каждой точки этой линии и только они.