Аналитическая геометрия: основные понятия и формулы

Аналитическая геометрия изучает геометрические элементы в системе координат на плоскости или в пространстве. Эти геометрические объекты определяются своим положением и положением относительно точек и осей этой системы ориентации.

Со времен древних народов, таких как египтяне и римляне, идея координат уже появилась в истории. Но именно в 17 веке, благодаря работам Рене Декарта и Пьера де Ферма, эта область математики была систематизирована.

Декартова ортогональная система

Ортогональная декартова система - это справочная база для определения координат. Он образован на плоскости двумя перпендикулярными осями друг к другу.

  • Начало O (0,0) этой системы - пересечение этих осей.
  • Ось x - абсцисса.
  • Ось y - ордината.
  • Четыре квадранта ориентированы против часовой стрелки.

упорядоченная пара

Любая точка на плоскости имеет координату P (x, y).

x - абсцисса точки P и представляет собой расстояние от ее ортогональной проекции на ось x до начала координат.
y - ордината точки P и расстояние от ее ортогональной проекции на ось y до начала координат.

расстояние между двумя точками

Расстояние между двумя точками на декартовой плоскости - это длина отрезка, соединяющего эти две точки.

Формула расстояния между двумя точками прямая Левая скобка прямая x с прямым индексом A запятая прямая пробел y с прямым индексом A правая скобка а также прямой B открытые скобки прямой x с прямым индексом B запятая прямая y с прямым индексом B пробел закрытые круглые скобки любой.

начальный стиль математический размер 22 пикселя прямой d с нижним индексом AB равен квадратному корню из левой скобки прямой x с прямым нижним индексом B минус прямой x с прямым нижним индексом A правая квадратная скобка плюс левая скобка прямая y с прямым нижним индексом B минус прямая y с прямым нижним индексом A правая квадратная скобка конец корневого конца стиль

Координаты средней точки

Середина - это точка, которая делит сегмент на две равные части.

Существование M открывает скобки x с нижним индексом M, пробел запятой y с нижним индексом M закрывает круглые скобки середина сегмента стопка A B с перемычкой наверху, его координаты - среднее арифметическое по абсциссе и ординате.

начальный стиль математический размер 22px x с прямым нижним индексом M равен числителю прямой x с прямым нижним индексом B плюс прямой x с прямым нижним индексом A над знаменателем 2 конец дроби конец стиля а также начальный стиль математический размер 22px прямая y с прямым нижним индексом M равна числителю прямая y с прямым нижним индексом B плюс прямая y с прямым нижним индексом A над знаменателем 2 конец дроби конец стиля

Условие трехточечной центровки

Учитывая баллы: квадрат A открывает круглые скобки квадрат x с прямой A нижний индекс запятая прямая y с прямым индексом A закрывает круглые скобки пространство запятой прямое пространство B открывает квадратные скобки x с прямым индексом B пространство запятой прямая y с прямым индексом B закрывает скобки пробел пробел пробел прямой и пробел прямой пробел C левая скобка прямая x с прямым индексом C запятая прямая пробел y с прямыми скобками нижнего индекса C. Правильно.

Эти три точки будут выровнены, если определитель следующей матрицы равен нулю.

начальный стиль математический размер 22px det пробел открытые квадратные скобки таблица строка с ячейкой с прямым x с прямым индексом A конец ячейки с прямым y с прямым A конец индекса ячейки 1 строка с ячейкой с прямым индексом x с прямым индексом B конец ячейки с прямым индексом y с прямым индексом B конец ячейки 1 строка с ячейкой с прямой x с прямым индексом C конец ячейки с прямым индексом y с прямым индексом C конец ячейки 1 конец таблицы закрывает квадратные скобки пространство равно пробелу 0 конец стиля

Пример

Угловой коэффициент линии

склон прямо м прямой - это касательная к ее наклону альфа относительно оси абсцисс.

начальный стиль математический размер 22 пикселя прямой m пробел равен пробелу tg прямой пробел альфа конец стиля

Чтобы получить наклон по двум точкам:

начальный стиль математический размер 22px прямой m равен числителю прямой y с прямым индексом B минус прямой y с прямым A индекс над знаменателем прямой x с прямым индексом B минус прямой x с прямым индексом A конец дроби конец стиль

Если m> 0, линия восходящая, иначе, если m <0, линия нисходящая.

общее уравнение линии

начальный стиль математический размер 22px пробел по оси больше места на пробел больше места прямо c пробел равен пробелу 0 конец стиля

Где ВB а также ç - постоянные действительные числа и, В а также B они не равны нулю одновременно.

Пример

Уравнение линии, зная точку и наклон

учитывая точку прямой A открывает круглые скобки прямо x с нижним индексом 0 запятая прямая y с нижним индексом 0 закрывает круглые скобки и наклон прямо м.

Уравнение линии будет:

начальный стиль математический размер 22px прямая y минус прямая y с нижним индексом 0 равна прямой m левая скобка прямая x минус прямая x с нижним индексом 0 правая скобка конец стиля

Пример

Приведенная форма прямого уравнения

начальный стиль математический размер 22px прямая y равно mx прямая n конец стиля

Где:
м - уклон;
n - линейный коэффициент.

нет упорядочивается там, где линия пересекает ось y.

Пример

Смотреть Линейное уравнение.

Относительное положение между двумя параллельными линиями на плоскости

Две четкие линии параллельны, если их наклоны равны.

если прямой р имеет наклон прямой m с прямым индексом r, и прямой s имеет наклон прямой m с прямым индексом s, они параллельны, когда:

начальный стиль математический размер 22 пикселя прямой m с прямым нижним индексом r равняется прямому m с прямым нижним индексом s конец стиля

Для этого ваши наклонности должны быть одинаковыми.

m с нижним индексом s равным t g альфа-пробел с s нижним индексом конец нижнего индекса m с нижним индексом r равным t g альфа-пробел с r нижним индексом конец нижнего индекса

Касательные равны при равных углах.

Относительное положение между двумя конкурирующими прямыми линиями на плоскости

Две линии совпадают, если их наклоны разные.

Ошибка преобразования из MathML в доступный текст.

В свою очередь, наклоны различаются, если их углы наклона относительно оси x различны.

альфа с нижним индексом r не равно альфа с нижним индексом s

перпендикулярные линии

Два остатка перпендикулярны, если произведение их наклонов равно -1.

две прямые р а также с, отчетливый, с уклонами m с индексом r а также м с s подписан, перпендикулярны тогда и только тогда, когда:

начальный стиль математики размером 22px прямой m с прямым индексом r. прямой m с индексом s равен минус 1 конец стиля

или

начальный стиль математический размер 22px прямой m с прямым нижним индексом r равен минус 1 по прямому m с прямым нижним индексом s конец стиля

Другой способ узнать, перпендикулярны ли две прямые - это их уравнения в общем виде.

Уравнения линий r и s:

r двоеточие пробел с индексом r x плюс b с индексом r y плюс пробел c с индексом r пробел s двоеточие пробел с индексом s x плюс b с индексом s y плюс c с индексом s

Две перпендикулярные ему линии при:

начальный стиль математики размером 22px прямо a с прямым индексом r. прямая a с прямым индексом s плюс прямая b с прямым индексом r. прямой b с прямым индексом s, равным 0 конец стиля

Смотреть Перпендикулярные линии.

Длина окружности

Окружность - это геометрическое место на плоскости, где все точки P (x, y) находятся на одинаковом расстоянии. р от его центра C (a, b), где р это мера бытия радиуса.

Уравнение окружности в приведенной форме

начальный стиль математический размер 22px открытые квадратные скобки x минус прямые закрытые квадратные скобки плюс открывающая скобка y минус прямая b закрывает квадратную скобку, равную прямому r в квадрате конца стиль

Где:
р - это радиус, расстояние между любой точкой дуги и центром. Ç.
В а также B координаты центра Ç.

общее уравнение круга

начальный стиль математический размер 22 пикселя прямой x в квадрате плюс прямой y в квадрате минус 2 оси минус 2 на плюс открытый круглые скобки прямо a в квадрате плюс прямая b в квадрате минус прямая r в квадрате закрывает круглые скобки, равные 0 конец стиль

Он получается путем вычисления квадратов приведенного уравнения окружности.

Очень часто в упражнениях показывают общую форму уравнения окружности, также известную как нормальная форма.

конический

Слово конический происходит от конуса и относится к кривым, полученным путем его секционирования. Эллипс, гипербола и парабола - это кривые, называемые коническими.

Эллипс

Эллипс - это замкнутая кривая, полученная путем сечения прямого кругового конуса плоскостью, наклонной к оси, которая не проходит через вершину и не параллельна ее образующим.

На плоскости - множество всех точек, сумма расстояний до двух внутренних фиксированных точек постоянна.

Элементы эллипса:

  • F1 и F2 - фокусы эллипса;
  • 2c - фокусное расстояние эллипса. Это расстояние между F1 и F2;
  • Смысл О это центр эллипса. Это середина между F1 и F2;
  • A1 и A2 - вершины эллипса;
  • сегмент прямой стек A с 1 прямым нижним индексом A с 2 нижним индексом с косой чертой сверху большая ось и равна 2а.
  • сегмент сложить прямой B с 1 нижним индексом прямо B с 2 нижним индексом с косой чертой сверху малая ось равна 2b.
  • Эксцентриситет и пространство равно c пространство над a где 0

Уравнение редуцированного эллипса

Рассмотрим точку P (x, y), содержащуюся в эллипсе, где x - абсцисса, а y - ордината этой точки.

Центр эллипса в начале системы координат и большая ось (AA) на оси x.

начальный стиль математический размер 22 пикселя прямой x в квадрате над прямым a в квадрате плюс прямой y в квадрате над прямым b в квадрате равняется 1 концу стиля

Центр эллипса в начале системы координат и большая ось (AA) на оси y.

начальный стиль математический размер 22 пикселя прямой x в квадрате над прямым b в квадрате плюс прямой y в квадрате над прямым квадратом равняется 1 конец стиля

Приведенное уравнение эллипса с осями, параллельными осям координат

учитывая точку прямая Левая скобка прямая x с нижним индексом 0 запятая прямая y с нижним индексом 0 правая скобка как начало декартовой системы и точка прямая C левая скобка прямая x с индексом 0 запятая прямая y с индексом 0 правая скобка как центр эллипса.

Большая ось AA, параллельная оси x.

начальный стиль математический размер 22px левая скобка прямая x минус прямая x с нижним индексом 0 правая скобка в квадрате над прямой ao квадрат плюс левая скобка прямая y минус прямая y с нижним индексом 0 правая скобка в квадрате над прямым b в квадрате, равном 1 концу стиль

Большая ось AA параллельна оси y.

Ошибка преобразования из MathML в доступный текст.

Гипербола

Гипербола - это набор точек на плоскости, где разница между двумя фиксированными точками F1 и F2 дает постоянное положительное значение.

Элементы гиперболы:

  • F1 и F2 - фокусы гиперболы.
  • 2c = прямой штабель F 1 прямой F 2 с перемычкой наверху фокусное расстояние.
  • Центр гиперболы - это точка О, F1F2 сегмент средний.
  • A1 и A2 - вершины.
  • 2a = A1A2 - действительная или поперечная ось.
  • 2b = B1B2 - мнимая или сопряженная ось.
  • прямой и равный прямой c по прямой в пространствоэто эксцентриситет.

Через треугольник B1OA2

прямая c в квадрате равна прямому a в квадрате плюс прямая b в квадрате

Редуцированное уравнение гиперболы

С действительной осью вокруг оси x и центром в начале координат.
начальный стиль математический размер 22 пикселя прямой x в квадрате над прямым a в квадрате минус прямой y в квадрате над прямым b в квадрате равняется 1 концу стиля

С действительной осью на оси Y и центром в начале координат.

начальный стиль математический размер 22px прямая y в квадрате над прямым a в квадрате минус прямая x в квадрате над прямым b в квадрате равняется 1 концу стиля

Уравнение гиперболы с осями, параллельными осям координат

Реальная ось AA параллельна оси x и центру прямая C левая скобка прямая x с индексом 0 прямая запятая y с индексом 0 правая скобка.

начальный стиль математический размер 22px левая скобка прямая x минус прямая x с нижним индексом 0 правая скобка в квадрате над прямой ao квадрат минус левая скобка прямая y минус прямая y с нижним индексом 0 правая скобка в квадрате над прямым b в квадрате, равном 1 концу стиль

Действительная ось AA параллельна оси y и центру прямая C левая скобка прямая x с индексом 0 прямая запятая y с индексом 0 правая скобка.

начальный стиль математический размер 22px левая скобка прямая y минус прямая y с нижним индексом 0 правая скобка в квадрате над прямой ao квадрат минус левая скобка прямой x минус прямой x с нижним индексом 0 правая скобка в квадрате над прямым b в квадрате, равном 1 концу стиль

Притча

Парабола - это геометрическое место, где множество точек P (x, y) находится на одинаковом расстоянии от фиксированной точки F и прямой d.

Элементы притчи:

  • F - это центральная часть притчи;
  • d - прямая направляющая;
  • Ось симметрии - это прямая линия, проходящая через фокус F и перпендикулярная направляющей.
  • V - вершина параболы.
  • p - отрезок одинаковой длины между фокусом F и вершиной V e, между вершиной и директивой d.

Приведенные уравнения параболы

С вершиной в начале координат и осью симметрии на оси y.

начальный стиль математический размер 22px прямо x в квадрате равняется 4 py конец стиля

Если p> 0 вогнутость вверх.
Если p <0, вогнутость вниз.

С вершиной в начале координат и осью симметрии на оси x.

начальный стиль математический размер 22 пикселя прямая y в квадрате равняется 4 пиксельному стилю окончания

Если p> 0 вогнутость вправо.
Если p <0 вогнутость слева.

С осью симметрии, параллельной оси y и вершине прямая V открытая скобка прямая x с нижним индексом 0 прямая запятая y с нижним индексом 0 закрывающая скобка.

начальный стиль математический размер 22px открытая скобка x минус прямая x с нижним индексом 0 закрывающая скобка в квадрате равно 4 прямая p открытая скобка прямая y минус прямая y с нижним индексом 0 закрывающая скобка конец стиль

С осью симметрии, параллельной оси x и вершине прямая V открытая скобка прямая x с нижним индексом 0 прямая запятая y с нижним индексом 0 закрывающая скобка.

начальный стиль математический размер 22px левая скобка y минус прямая y с нижним индексом 0 правая скобка в квадрате равно 4 прямая p левая скобка прямая x минус прямая x с 0 нижним индексом правая скобка конец стиль

практика с Упражнения по аналитической геометрии.

Узнайте больше на:
Декартов план
расстояние между двумя точками
конический
Расчет углового коэффициента

Дополнительные углы: как рассчитывать и упражнения

Дополнительные углы: как рассчитывать и упражнения

Дополнительные углы - это углы, которые вместе составляют 90 °. Под прямым углом, разделенным на ...

read more
Углы: определение, виды, способы измерения и упражнения

Углы: определение, виды, способы измерения и упражнения

углы это две прямые линии, которые имеют одинаковое начало в вершине и измеряются в градусах (º) ...

read more
Геометрические тела: примеры, названия и планирование

Геометрические тела: примеры, названия и планирование

Геометрические твердые тела - это трехмерные объекты, они имеют ширину, длину и высоту и могут бы...

read more