Аналитичка геометрија у равни – решени задаци 1

Растојање тачака. Једноставнији примери

Задаци


Текст задатака објашњених у видео лекцији.

Пр.1)   Одреди дужину тежишних дужи троугла ABCABC ако је A(−8,−2)A\left( { - 8, - 2} \right),

            B(0,−4)B\left( {0, - 4} \right) и C(8,6)C\left( {8,6} \right).

Пр.2)   Нека су A(−4,3)A\left( { - 4,3} \right) и B(4,−3)B\left( {4, - 3} \right) два темана једнакостра-

            ничног троугла. Одредити координате трећег темена.


Пр.1) 

403 png

A1(xB−xC2,yB−yC2)A1(0+82,−4+62)A1(4,1)∣ta∣=d(A,A1)=(xA−xA1)2+(yA−yA1)2∣ta∣=(−8−4)2+(−2−1)2=144+9∣ta∣=317\begin{aligned}&{A_1}\left( {\frac{{{x_B} - {x_C}}}{2},\frac{{{y_B} - {y_C}}}{2}} \right) \\ &{A_1}\left( {\frac{{0 + 8}}{2},\frac{{ - 4 + 6}}{2}} \right) \\ &{A_1}\left( {4,1} \right) \\ &\left| {{t_a}} \right| = d\left( {A,{A_1}} \right) = \sqrt {{{\left( {{x_A} - {x_{{A_1}}}} \right)}^2} + {{\left( {{y_A} - {y_{{A_1}}}} \right)}^2}} \\ &\left| {{t_a}} \right| = \sqrt {{{\left( { - 8 - 4} \right)}^2} + {{\left( { - 2 - 1} \right)}^2}} = \sqrt {144 + 9} \\ &\left| {{t_a}} \right| = 3\sqrt {17}\end{aligned}

B1(xA−xC2,yA−yC2)B1(−8+82,−2+62)B1(0,2)∣tb∣=d(B,B1)=(xB−xB1)2+(yB−yB1)2∣tb∣=(0−0)2+(−4−2)2=36∣tb∣=6\begin{aligned}&{B_1}\left( {\frac{{{x_A} - {x_C}}}{2},\frac{{{y_A} - {y_C}}}{2}} \right) \\ &{B_1}\left( {\frac{{ - 8 + 8}}{2},\frac{{ - 2 + 6}}{2}} \right) \\ &{B_1}\left( {0,2} \right) \\ &\left| {{t_b}} \right| = d\left( {B,{B_1}} \right) = \sqrt {{{\left( {{x_B} - {x_{{B_1}}}} \right)}^2} + {{\left( {{y_B} - {y_{{B_1}}}} \right)}^2}} \\ &\left| {{t_b}} \right| = \sqrt {{{\left( {0 - 0} \right)}^2} + {{\left( { - 4 - 2} \right)}^2}} = \sqrt {36} \\ &\left| {{t_b}} \right| = 6\end{aligned}

C1(xA−xB2,yA−yB2)C1(−8+02,−2−42)C1(−4,−3)∣tc∣=d(C,C1)=(xC−xC1)2+(yC−yC1)2∣tc∣=(8+4)2+(6+3)2=225∣tc∣=15\begin{aligned}&{C_1}\left( {\frac{{{x_A} - {x_B}}}{2},\frac{{{y_A} - {y_B}}}{2}} \right) \\ &{C_1}\left( {\frac{{ - 8 + 0}}{2},\frac{{ - 2 - 4}}{2}} \right) \\ &{C_1}\left( { - 4, - 3} \right) \\ &\left| {{t_c}} \right| = d\left( {C,{C_1}} \right) = \sqrt {{{\left( {{x_C} - {x_{{C_1}}}} \right)}^2} + {{\left( {{y_C} - {y_{{C_1}}}} \right)}^2}} \\ &\left| {{t_c}} \right| = \sqrt {{{\left( {8 + 4} \right)}^2} + {{\left( {6 + 3} \right)}^2}} = \sqrt {225} \\ &\left| {{t_c}} \right| = 15\end{aligned}

Пр.2)

404 png

∣AB∣=(xA−xB)2+(yA−yB)2∣AB∣=(−4−4)2+(3+3)2=100∣AB∣=10,∣AC∣=10∣CB∣=10(xA−xC)2+(yA−yC)2=10(xC−xB)2+(yC−yB)2=10(−4−x)2+(3−y)2=10(−4−x)2+(3−y)2=100(4−x)2+(−3−y)2=10(4−x)2+(−3−y)2=100(−4−x)2+(3−y)2=100(4−x)2+(−3−y)2=100‾16+8x+x2+9−6y+y2=10016−8x+x2+9−6y+y2=100‾−16x+12y=016+8x+x2+9−6y+y2=100‾12y=16x⇒y=16x12=4x316+8x+x2+9−6⋅4x3+(4x3)2=100y=4x3‾225+9x2+16x2=900y=4x3‾25x2=675⇒x2=27y=4x3‾x=33x=−33y=4⋅333y=4⋅(−33)3y=43y=−43C1=(33,43);C2=(−33,−43)\begin{aligned}&\left| {AB} \right| = \sqrt {{{\left( {{x_A} - {x_B}} \right)}^2} + {{\left( {{y_A} - {y_B}} \right)}^2}} \\ &\left| {AB} \right| = \sqrt {{{\left( { - 4 - 4} \right)}^2} + {{\left( {3 + 3} \right)}^2}} = \sqrt {100} \\ &\left| {AB} \right| = 10, \\ &\begin{array}{cccccccccccccccccccc} {\left| {AC} \right| = 10}&{}&{\left| {CB} \right| = 10} \\ {\sqrt {{{\left( {{x_A} - {x_C}} \right)}^2} + {{\left( {{y_A} - {y_C}} \right)}^2}} = 10}&{}&{\sqrt {{{\left( {{x_C} - {x_B}} \right)}^2} + {{\left( {{y_C} - {y_B}} \right)}^2}} = 10} \\ \begin{aligned}&\sqrt {{{\left( { - 4 - x} \right)}^2} + {{\left( {3 - y} \right)}^2}} = 10 \\ &{\left( { - 4 - x} \right)^2} + {\left( {3 - y} \right)^2} = 100\end{aligned} &{}&\begin{aligned}&\sqrt {{{\left( {4 - x} \right)}^2} + {{\left( { - 3 - y} \right)}^2}} = 10 \\ &{\left( {4 - x} \right)^2} + {\left( { - 3 - y} \right)^2} = 100\end{aligned} \end{array} \\ &{\left( { - 4 - x} \right)^2} + {\left( {3 - y} \right)^2} = 100 \\ &\underline {{{\left( {4 - x} \right)}^2} + {{\left( { - 3 - y} \right)}^2} = 100} \\ &16 + 8x + {x^2} + 9 - 6y + {y^2} = 100 \\ &\underline {16 - 8x + {x^2} + 9 - 6y + {y^2} = 100} \\ &- 16x + 12y = 0 \\ &\underline {16 + 8x + {x^2} + 9 - 6y + {y^2} = 100} \\ & \\ &12y = 16x \Rightarrow y = \frac{{16x}}{{12}} = \frac{{4x}}{3} \\ & \\ &16 + 8x + {x^2} + 9 - 6 \cdot \frac{{4x}}{3} + {\left( {\frac{{4x}}{3}} \right)^2} = 100 \\ &\underline {y = \frac{{4x}}{3}} \\ &225 + 9{x^2} + 16{x^2} = 900 \\ &\underline {y = \frac{{4x}}{3}} \\ &25{x^2} = 675 \Rightarrow {x^2} = 27 \\ &\underline {y = \frac{{4x}}{3}} \\ &\begin{array}{cccccccccccccccccccc} {x = 3\sqrt 3 }&{}&{x = - 3\sqrt 3 } \\ {y = \frac{{4 \cdot 3\sqrt 3 }}{3}}&{}&{y = \frac{{4 \cdot \left( { - 3\sqrt 3 } \right)}}{3}} \\ {y = 4\sqrt 3 }&{}&{y = - 4\sqrt 3 } \end{array} \\ & \\ &{C_1} = \left( {3\sqrt 3 ,4\sqrt 3 } \right);{C_2} = \left( { - 3\sqrt 3 , - 4\sqrt 3 } \right)\end{aligned}

Тежишна дуж tat_a спаја теме AA са средиштем A1A_1 наспрамне странице BCBC. Прво нађите средиште, A1(xB+xC2,yB+yC2)A_1\left(\frac{x_B + x_C}{2}, \frac{y_B + y_C}{2}\right), а затим дужину по формули за растојање, ta=(xA−xA1)2+(yA−yA1)2t_a = \sqrt{(x_A - x_{A_1})^2 + (y_A - y_{A_1})^2}. Тежишна дуж дели троугао на два троугла једнаких површина, јер имају једнаке основице и заједничку висину.

Треће теме C(x,y)C(x, y) једнакостраничног троугла над дужи ABAB налазите из система ∣AC∣=∣AB∣|AC| = |AB| и ∣BC∣=∣AB∣|BC| = |AB|. Квадрирајте обе једначине и одузмите их: квадрати непознатих се скрате и остаје линеарна веза између xx и yy, коју уврстите у једну од једначина. Добијају се два решења, по једно са сваке стране праве ABAB. Пазите на знак у средишту: координате се сабирају.

−2−1123456789−2−1123456780xytₐ = 10ABCA1​
Тежишна дуж tₐ
10
Површина ABA₁
18
Површина AA₁C
18
Тежишна дуж AA1AA_1 увек дели троугао на два дела исте површине, ма како померили темена: оба дела имају основицу једнаку половини странице BCBC и исту висину из AA. На почетку је парцела из примера.

Кад се троугласто земљиште дели на два дела исте површине, најједноставнија међа иде од темена до средишта наспрамне странице; геометри њену дужину рачунају управо из координата.

Подела парцеле на два дела

Троугласта парцела има темена A(−1,−2)A(-1, -2), B(8,4)B(8, 4) и C(2,8)C(2, 8) на плану са јединицом 10 m. Два брата деле парцелу оградом од темена AA до средишта међе BCBC, тако да добију делове исте површине. Колико је дугачка ограда и колику површину добија сваки брат?

Решење

  1. Средиште странице BCBC: A1(8+22,4+82)=A1(5,6)A_1\left(\frac{8 + 2}{2}, \frac{4 + 8}{2}\right) = A_1(5, 6).
  2. Дужина ограде: ta=(5+1)2+(6+2)2=36+64=10t_a = \sqrt{(5 + 1)^2 + (6 + 2)^2} = \sqrt{36 + 64} = 10, тј. 100 m.
  3. Површина парцеле: P=12∣−1⋅(4−8)+8⋅(8+2)+2⋅(−2−4)∣=12∣4+80−12∣=36P = \frac{1}{2}|-1 \cdot (4 - 8) + 8 \cdot (8 + 2) + 2 \cdot (-2 - 4)| = \frac{1}{2}|4 + 80 - 12| = 36.
  4. Троуглови ABA1ABA_1 и AA1CAA_1C имају једнаке основице BA1=A1CBA_1 = A_1C и исту висину из AA, па сваки има 362=18\frac{36}{2} = 18 јединица, тј. 18⋅100=180018 \cdot 100 = 1800 m².

Одговор: Ограда је дугачка 100 m, а сваки брат добија 1800 m².

Задатак за вежбу

Тачке A(−2,−1)A(-2, -1) и B(2,1)B(2, 1) су темена једнакостраничног троугла. Одредите треће теме.

Прикажи решење

∣AB∣2=20|AB|^2 = 20. Из ∣AC∣2=∣BC∣2|AC|^2 = |BC|^2 следи 8x+4y=08x + 4y = 0, тј. y=−2xy = -2x. Уврштавањем у (x+2)2+(y+1)2=20(x + 2)^2 + (y + 1)^2 = 20 добијамо 5x2+5=205x^2 + 5 = 20, па је x=±3x = \pm\sqrt{3}. Треће теме је C(3,−23)C(\sqrt{3}, -2\sqrt{3}) или C(−3,23)C(-\sqrt{3}, 2\sqrt{3}).