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

книги / Аналитическая геометрия.-1

.pdf
Скачиваний:
3
Добавлен:
20.11.2023
Размер:
10.58 Mб
Скачать

ЧА С Т Ь ПЕ Р В А Я

АНАЛИТИЧЕСКАЯ ГЕОМЕТРИЯ НА ПЛОСКОСТИ

Г ЛАВА I

МЕТОД КООРДИНАТ

§ 1. Направленные отрезки. Понятия отрезка и его длины известны из элементарной геометрии. Отрезок есть часть прямой, ограниченная двумя точками. Длина отрезка есть положительное число,

получаемое

измерением этого отрезка

с помощью некоторого заранее

выбранного

отрезка — единицы

масштаба.

Отрезок,

ограниченный

точками А и В, а также его длину, обозначают АВ или ВА.

 

Во многих вопросах математики и физики имеет значение напра­

вление отрезка: например, если отрезок

рассматривается

как

путь,

который

проходит

движущаяся

точка.

 

 

 

 

 

 

Чтобы охарактеризовать

направление

отрезка, одну из двух огра­

ничивающих его точек принимают за

начало

отрезка,

а

другую —

за его конец;

направлением

отрезка считают

направление

от

начала

к концу. Отрезок, на котором

указано

направление

(т. е. сказано,

какая из

двух

граничных

точек

считается началом и какая — концом),

называется

направленным

отрезком.

 

 

 

 

 

 

Условимся

обозначать

направленный

отрезок двумя буквами с чер­

той

над

ними,

помещая на

первом месте букву, указывающую начало

отрезка.

Так,

например,

направленный отрезок, для которого точка А

является

начальной, а В — конечной,

будем обозначать АВ. Заметим,

что

направленные

отрезки

АВ

и ВА

А

 

В

С

 

различны, так

как

направления их про-

0

 

'

 

^

тивоположны.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если

рассматривать

направленные

 

 

Рис.

1.

 

 

отрезки,

расположенные

на

одной пря­

 

 

 

-|-

и —.

мой,

то

их

направления

можно

характеризовать знаками

Для этого одно из двух противоположных направлений этой прямой (безразлично какое) назовем положительным, а другое — отрицатель­ ным. На чертеже положительное направление условимся отмечать стрелкой (на рис. 1 направление слева направо принято за положи­ тельное). Прямая, на которой выбрано положительное направление, называется осью

12

МЕТОД КООРДИНАТ

[гл. I

Длина направленного

отрезка, расположенного

на оси, взятая

с определенным знаком, называется величиной направленного отрезка оси; при этом знак выбирается положительный, если направление

отрезка совпадает с

положительным направлением

оси, и отрицатель­

ный,— если

направление

отрезка противоположно

положительному

направлению

оси *).

Так,

например, величина направленного отрезка

ЛС, изображенного

на рис. 1, положительна, а

величина отрезка

СВ — отрицательна.

Очевидно, длина направленного отрезка равна

модулю*2) его величины. Условимся длину направленного отрезка АВ

обозначать через

/Ш, а его величину символом вел АВ.

Из определения

величины направленного отрезка оси следует,

что величины отрезков АВ и ВА отличаются знаком:

 

 

вел А В = — вел ВА.

З а м е ч а н и е .

В

дальнейшем нам придется ввести в рассмотрение

и такой направленный «отрезок», начало и конец которого совпадают.

Направление

этого

отрезка

можно выбирать

произвольно. Длина,

а следовательно, и величина

его равна нулю. Такие отрезки мы будем

называть нулевыми.

 

три точки А, В,

С и выясним, чему

Возьмем

на некоторой оси

будет

равна

сумма

величин

направленных отрезков АВ и ВС. Мы

сейчас

покажем, что

при любом расположении точек А , В и С на

оси сумма величин направленных отрезков АВ и ВС будет равна

величине

направленного

отрезка

АС:

 

 

 

 

 

 

вел А В -\- вел В С = вел АС,

 

(1)

т. е. сумма величин

направленных отрезков АВ и ВС, расположенных

А

В С

о—

— >-

на

оси

так» что

коне1* первого из

них

— ■ о

о '

является началом второго, равна величи­

 

 

 

 

не направленного отрезка АС, началом

 

Рис* 2*

 

которого является начало первого, а кон­

 

 

 

 

цом— конец второго направленного отрезка.

Для

доказательства

равенства (1) предположим сначала, что

точка В располагается м е ж д у

точками А и С (рис. 2).

 

Рассматривая

направленный

отрезок как

путь,

проходимый

дви­

жущейся

точкой,

мы можем сказать, что в

этом

случае подвижная

*) Термин «величина направленного отрезка оси» имеет смысл употреблять только в том случае, когда рассматривается направленный отрезок, лежащий на оси. Но в дальнейшем для краткости мы будем говорить о величине направ­ ленного отрезка, опуская слово «оси». Точно так же для краткости мы будем

иногда говорить «отрезок АВ» вместо «направленный отрезок Л В».

2) Абсолютная величина числа называется также его модулем; модуль числа а будем обозначать через | а |.

§ 1]

НАПРАВЛЕННЫЕ

ОТРЕЗКИ

 

13

точка, пройдя путь

АВ,

продолжает

движение по пути ~ВС в том же

направлении. Тогда

длина отрезка АС,

очевидно,

равна

сумме длин

отрезков АВ и ВС,

а величины всех трех направленных отрезков

имеют одинаковые знаки,

так как все

три отрезка одинаково направ­

лены. Следовательно,

 

 

 

 

 

 

вел АВ-\- вел В С = вел АС.

 

 

Таким образом,

если

точка В лежит

на отрезке ЛС,

то равен­

ство (1) справедливо.

 

 

 

 

 

Допустим теперь, что

точка В располагается

вн е отрезка АС,

либо на продолжении отрезка за точку С (рис. 3), либо на продол­

жении его за точку Л

(рис. 4).

 

А

С______ В

 

_____ В________А С

 

Рис.

3.

 

 

 

Рис. 4.

В каждом

из

этих

случаев

подвижная точка,

пройдя путь АВ,

продолжает движение

по пути

ВС в противоположном направлении.

Ясно, что теперь

длина отрезка АС будет равна разности длин двух

других

отрезков

(А С = А В ВС— рис. 3, либо

А С = В С — АВ

рис. 4).

 

 

 

 

__

 

 

 

 

 

 

 

Очевидно,

что

направление отрезка

АС будет совпадать с напра­

влением того из отрезков АВ и

ВС, который имеет ббльшую длину

(с направлением отрезка АВ на

рис. 3 или" с направлением

отрезка

ВС на рис. 4). Поэтому

величина отрезка АС будет иметь

тот

же

знак, что и величина более длинного отрезка.

 

 

 

 

 

 

Следовательно, величина направленного отрезка АС может быть

найдена по правилу сложения относительных чисел

вел АВ и вел ВС.

 

Таким образом, и при любом расположении точки В вне отрезка

ЛС будем иметь:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вел Л#-{-вел

В С = вел

АС.

 

 

 

 

 

 

Остается заметить, что равенство (1) будет справедливо

и в том

случае, когда

некоторые

точки

будут

совпадать.

Читатель легко

проверит это

сам. Например, если будут совпадать

точки А и С, то

 

 

вел АВ -[- вел ВС =

вел АВ -J- вел ВА =

О,

 

 

 

но

и вел Л С = 0 .

Следовательно, равенство

(1)

будет

справедливо.

 

З а м е ч а н и е .

Если

бы в

равенстве

(1)

стояли

не величины,

а

длины направленных отрезков,

то оно было бы справедливо только

в том случае, когда точка В

лежит

на отрезке

АС,

и теряло

бы

силу при любом другом

расположении точки В.

 

 

 

 

 

14

МЕТОД

КООРДИНАТ

[ГЛ, 1

Пользуясь равенством (1), легко

показать, что при любом

числе

точек А ,

Вл, ВгУ . . . , ВПУ С и

произвольном их расположении

на оси

мы будем

иметь:

 

 

 

 

вел АВл-\- велВхВг -\- . . .

-J-вел ВпС = вел АС,

(Г )

т. е. сумма величин направленных отрезков, для которых начало каждого следующего отрезка совпадает с концом предыдущего, равна величине направленного отрезка, начало которого совпадает с началом первого, а конец — с концом последнего из направленных отрезков.

§ 2. Координаты на прямой линии. Посмотрим, как можно определить положение точки на прямой линии.

Возьмем на этой прямой некоторую произвольную точку О (от латинского origo— начало), относительно которой будем определять положения всех точек прямой. Ясно, что положение любой точки Р

прямой линии будет вполне определяться направленным отрезком ОР: каждой точке прямой соответствует определенный направленный

отрезок с началом

в точке О и концом

в рассматриваемой

точке Р

т

 

и, обратно,

каждому направленному

О

отрезку с началом в точке О соот-

-t—

ветствует одна точка

Р прямой ли­

Рис. 5.

 

нии — конец

этого отрезка.

 

 

Установим теперь на прямой по­

 

 

рем единицу масштаба т (на

ложительное

направление

и выбе­

рис. 5

положительное

направление

выбрано слева направо). Тогда

положение любой точки Р прямой

линии можно будет

определить

числом — величиной

направленного

отрезка ОР. Это число, определяющее

положение

точки * называется

ее координатой. Итак, величина направленного

отрезка

ОР яв­

ляется координатой точки Р прямой линии. Обозначая координату точки Р буквой х , имеем:

* = вел ОР.

Зная точку Я, легко найти ее координату: она равна величине направленного отрезка ОР. Обратно, по заданной координате х можно построить единственную точку: она будет концом направленного

отрезка ОЯ, величина которого равна х .

Если на прямой линии отмечена некоторая точка О, указано положительное направление и, кроме того, выбрана единица масштаба, то мы будем говорить, что на прямой установлена система коорди­ нат. Точка О, являющаяся началом рассматриваемых направленных отрезков, называется началом координат, а данная прямая — осью координат. Начало координат делит ось координат на две части; полупрямая, идущая от точки О в положительном направлении, называется положительной полуосью, полупрямая, идущая от О в отри-

§ 4J

ПРЯМОУГОЛЬНЫЕ КООРДИНАТЫ НА плоскости

15

дательном направлении,— отрицательной полуосью. Очевидно, точки положительной полуоси имеют положительные координаты (на рис. 5 точки, лежащие вправо от О), точки отрицательной полуоси— отри­ цательные координаты; точка О имеет координату, равную нулю.

В тексте условимся координату точки писать в скобках рядом

сбуквой, обозначающей эту точку: Р(х).

§3. Расстояние между двумя точками на прямой линии. Пусть нам даны в некоторой системе координат две точки: А (хг) и В (хг). Посмотрим, как выразится расстояние АВ между этими точками через их координаты.

На основании равенства (1) мы можем написать, что

вел

СМ + вел

А В = вел

ОВ,

откуда

 

 

 

вел

АВ = вел

ОВ— вел

ОА;

так как вел O A = xlt вел OB = x ti

то

 

 

вел АВ = хгх х.

(2)

Таким образом, чтобы получить величину направленного отрезка оси, нужно из координаты его конца вычесть координату его начала.

Расстояние между точками А и В равно длине направленного

отрезка АВ. Следовательно,

 

АВ = \х л— х г\,

(2')

т. е. расстояние между двумя точками равно абсолютной величине разности координат этих точек.

Например, если даны точки Л (5) и В(—3)л то вел АВ = —3—5 = —8,

арасстояние АВ = В.

§4. Прямоугольные координаты на плоскости. Дадим теперь понятие о методе координат на плоскости, т. е. ^

укажем способ, позволяющий определять поло- *L

жение точек плоскости с помощью чисел.

 

 

 

 

 

Возьмем две взаимно перпендикулярные пря­

 

^

 

мые

и на каждой из

них установим

положитель- ^

 

 

ное направление. Эти прямые, относительно

 

 

 

которых

мы

будем

определять положение точек

 

 

 

плоскости, называются осями координат. Оси

 

 

 

координат обычно располагают так,

как

это

ука-

-----

_

г j

зано

на

рис. 6:

одну— горизонтально и положи- О

 

р

 

тельное направление на ней выбирают слева

 

 

 

направо,

а

другую— вертикально

и

положи-

из

ис* *

 

тельное

направление

на ней— снизу

вверх.

Одна

осей (обычно

горизонтальная)

называется осью абсцисс

(ось Одг),

а другая —

16 МЕТОД КООРДИНАТ [г л . I

осью ординат (ось Оу). Точка пересечения осей координат назы­

вается

началом координат (на рис. 6 начало координат обозна­

чено

буквой О). Наконец,

выберем единицу масштаба (мы

всегда

будем

предполагать, что на

обеих осях координат выбрана

одна и

та же

единица масштаба).

 

 

Теперь положение любой точки плоскости можно будет опре­

делить

числами— координатами этой

точки.

Действительно,

всякой

точке

 

М плоскости

соответствуют

на

осях

координат

две

точки

Р и Q,

являющиеся

ее проекциями ‘)

на

эти

оси (рис. 6) и, обратно,

зная

точки

Р и Q на осях координат, можно

построить

единствен­

ную

точку

М на плоскости, для которой Р и Q являются

проек­

циями на эти оси. Таким образом, определение положения точки М

плоскости сводится к определению положений

ее

проекций Р и

Q

на координатные

оси.

 

 

 

 

 

 

 

 

Но мы уже знаем, что положение точки на

оси вполне

опре­

деляется

ее

координатой.

Пусть

х — координата

точки

Р

на

оси

абсцисс

(х = вел

ОР)

и у — координата точки

Q

на оси

ординат

{у = вел

OQ),

Числа х

и у

вполне

определяют

положение

точки

М

на плоскости и называются координатами точки;

при этом х

назы­

вается абсциссой

точки

Му а у — ее

ординатой.

 

 

 

 

 

Таким образом, абсциссой точки называется величина направ­ ленного отрезка оси Ох, началом которого является начало координат, а концом— проекция точки на эту ось; ординатой точки называется величина направленного отрезка оси Оу, началом

которого

является

начало координат, а концом— проекция точки

на ось

ординат.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Итак, положение любой точки плоскости вполне определяется

заданием

пары

чисел

х

и у у первое из которых

является

абсциссой

точки,

а

второе— ее

ординатой.

 

 

 

 

Координаты точки условимся писать в скобках, рядом

с буквой,

обозначающей эту точку, ставя на первом месте

абсциссу,

а на

втором— ординату

и

разделяя

их запятой: М (х,

у).

При

указанном

на рис. 6 расположении координатных осей для всех точек

пло­

скости, лежащих вправо от оси Оу (оси ординат),

абсцисса

х по­

ложительна, а

для

точек, лежащих влево от оси Оу, — отрицательна.

Точки

самой

оси

Оу

имеют

абсциссу, равную

нулю. Совершенно

так же точки плоскости, лежащие выше оси

Ох

(оси

абсцисс),

имеют

положительную

ординату у у а точки, лежащие ниже оси О.г,—

отрицательную. Точки

самой оси Од: имеют ординату, равную нулю.

Начало координат имеет координаты (0, 0).

 

 

 

 

Оси координат делят плоскость на четыре части, называемые

четвертями или

квадрантами

(иногда их также называют коорди-)*

*) Проекцией

точки

М на ось называется основание

перпендикуляра,

спущенного из М на эту

ось.

 

 

 

 

 

§ 4]

 

 

 

ПРЯМОУГОЛЬНЫЕ КООРДИНАТЫ НА плоскости

 

 

 

 

17

натными углами). Часть плоскости, заключенная

между

положитель­

ными полуосями

 

Ох и

Оу,

называется

первым

квадрантом.

Дальше

нумерация квадрантов идет против часовой стрелки

(рис.

7). Для

всех точек

I квадранта

* ^ > 0 ,

 

 

для

точек

И квадранта

JC<^0,

д?^>0;

в

111 квадранте

д;<^0,

у<^0

и

в IV

 

 

 

У

 

 

 

 

квадранте

 

л:^>0,

^ < ^ 0 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Координаты,

которые принимаются

здесь

 

 

 

 

 

 

 

 

для определения положения точки плоскости,

 

 

 

 

 

 

 

 

называются прямоугольными координатами,

 

 

 

 

 

 

 

 

так как

точка М плоскости

получается пере­

 

 

 

 

 

 

 

 

сечением

двух

 

прямых

РМ и

QM (рис. 6),

 

 

 

 

 

 

 

 

встречающихся

под

прямым

углом,

а

так­

 

 

 

 

 

 

 

 

же декартовыми по имени

математика

и фи­

 

 

 

 

 

 

 

 

лософа Декарта, который в 1637 году опуб­

 

 

 

 

 

 

 

 

ликовал первый труд по аналитической гео­

 

 

 

 

 

 

 

 

метрии.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Декартова

прямоугольная

система

коор­

 

 

 

 

 

 

 

 

динат не является единственной коорди­

положения

точек

пло-

натной

системой,

позволяющей

определять

скости

(см. § 11 этой главы),

но

она

является

наиболее

простой и

мы в дальнейшем будем

пользоваться

преимущественно

ею. Из

опи­

санного

метода

координат

вытекает

решение

двух

основных

задач.

З а д а ч а

I.

По данной точке М найти

ее координаты.

 

Из данной

точки

М

опускаем

перпендикуляры

на оси

Ох и

Оу.

Основания

этих

 

перпендикуляров — точки

Р и

Q — определят

обе

искомые

 

координаты.

Первая

координата

точки

М ,

ее

абсцисса,

равна

величине

 

направленного

отрезка

ОР оси

Од;.

 

Вторая

же

координата точки Ж, ее ордината, равна величине направленного

отрезка OQ оси Оу.

 

 

 

 

точки Ж, построить

эту

З а д а ч а

II. Зная координаты х и у

точку.

 

 

Ох от точки О отрезок длиною \ х\

 

 

 

 

Отложим

по оси

единиц вправо,

если х^> 0,

и влево,

если

л;<^0. Конец

этого отрезка — точка

Р

будет проекцией

искомой

точки Ж

на

ось Ох\

откладывая по оси

Оу от точки О отрезок

длиною (^1 единиц вверх,

если

^ ^ > 0 ,

и

вниз, если у< ^0 ,

получим

точку

Q — проекцию

искомой

точки

на

ось Оу. Зная же

Я и Q,

легко по этим точкам, как проекциям,

построить искомую точку Ж.

Для

этого нужно

провести

через

Р

и Q прямые, параллельные осям координат; в

пересечении

этих

прямых получится

искомая

точка Ж.

 

 

 

 

 

 

З а м е ч а н и е .

Если мы

условимся

рассматривать

направленные

отрезки РМ и QM (рис. 6) как отрезки осей, направления которых совпадают с направлениями параллельных им координатных осей, то абсцисса точки М будет выражаться не, тотгвгаъвеличиной отрезка ОЯ,

18

МЕТОД КООРДИНАТ

[ГЛ. 1

но и

равной ей

величиной отрезка QM. Ордината той

же

точки

будет

одинаково

выражаться как величиной отрезка

OQ,

так и

равной ей величиной отрезка РМ. Направленные отрезки OP, QM,

OQ и РМ будем называть координатными отрезками точки М. Тогда при решении рассмотренных двух основных задач нет необходи­ мости определять обе проекции точки Ж, достаточно определить только одну, например проекцию на ось абсцисс. Так, в задаче I опускаем из данной точки М перпендикуляр на ось абсцисс. Его основание Р определяет проекцию точки М на эту ось. Величина

направленного

отрезка ОР даст

абсциссу х

данной точки,

а

вели­

чина

отрезка

РМ — ординатуру.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

П р и м е р .

Построить точку

по

координатам

х =

2,

г /=

— 3.

 

Отклады­

ваем вправо

от О

по оси абсцисс отрезок

длиною

в 2 единицы;

через конец

Р этого

отрезка

проводим

прямую,

 

параллельную

оси

ординат,

 

и

на ней

откладываем вниз от Р

отрезок

длиною в 3 единицы;

конец

этого

 

отрезка и

есть искомая точка

М.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таким образом, в выбранной системе координат каждой точке

плоскости

соответствует

вполне

определенная

пара

координат

х

и у

и, обратно, всякая пара действительных чисел х , у определяет

на

плоскости

единственную

точку,

абсцисса

которой

равна

дт,

а

орди­

ната

у . Поэтому

задать

точку,

это значит задать ее координаты;

найти

точку,

значит

найти ее координаты.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

§ 5. Расстояние между двумя точками

на

плоскости.

 

В

§§5,

и

10

этой

главы мы рассмотрим некоторые простейшие задачи

 

 

 

 

 

аналитической

геометрии, Ж Kotoрым

часто при­

 

 

 

 

 

водятся многие более, сложные задачи.

 

Одной

из

 

 

 

 

 

таких задач является задача о расстоянии между

 

 

 

 

 

двумя

точками.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Пусть в выбранной на плоскости прямо­

 

 

 

 

 

угольной

системе

координат

заданы

две

точки

 

 

 

 

 

А { х 19

у ,)

и

В ( х 2,

у*)1). Выразим

расстояние d

 

 

 

 

 

между

этими

 

двумя

точками

через

 

их

коор­

Найдем

 

 

динаты.

А

 

В на координатные

 

 

 

 

 

 

проекции

точек

и

оси

(рис.

8).

Будем иметь:

 

 

ОРл=

х х,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вел

 

вел

OQ1= y I,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вел

ОРг =

х г,

 

вел

OQ2= y 2.

 

 

 

 

 

 

 

Через одну из данных точек, например Л, проведем прямую параллельно оси абсцисс до пересечения в точке С с прямой РгВ.

*) Ясно, что говорить о координатах точек можно лишь в том случае, когда выбрана система координат. В дальнейшем мы не будем каждый раз оговаривать введение координатной системы.

§ 6 ]

 

ДЕЛЕНИЕ ОТРЕЗКА В ДАННОМ ОТНОШЕНИИ

 

19

Из прямоугольного треугольника АСВ получим:

 

 

 

 

йг= АСг-\-СВг

 

 

(здесь

АС и

СВ — длины сторон треугольника АСВ).

Но так

как

 

 

A C = P lPl =

\x i — x l \

 

 

 

 

C B = Q xQl =

\yi — y t \

 

 

(гл. I,

§ 3),

то

 

 

 

или

 

(1г = \х 1 — х 1Р + | л — Л г.

 

 

 

 

 

 

 

откуда

 

<** = ( * .’- * . ) • +

( Л — 3’,)*,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

< * = / ( * . - * . ) ■ + О

,

(3)

Ясно, что здесь нужно брать арифметическое значение корня. Таким образом, расстояние между двумя данными точками

равно корню квадратному из суммы квадратов разностей одно­ именных координат этих точек.

З а м е ч а н и е . Если

данные точки А и В будут располагаться

на прямой, параллельной

координатной

оси, то

треугольника

АВС

мы не получим, однако

формула (3) и

в этом

случае будет

спра­

ведлива. Действительно, если, например, точки А и В будут лежать

на

прямой, параллельной оси Охуто, очевидно, А В = Р1Р2 = \х 2— лг,|

(гл.

1, § 3). Это же получится и из формулы (3), так как в этом случае

У 1““ У2*

точки М {х, у)

от начала

координат 0 (0 ,

0)

со­

Расстояние

гласно формуле

(3) будет

 

 

 

 

 

 

d =

y V - { - / .

 

 

(3’)

Пример. Найти расстояние между точками ( —1,

4) и (2, 0).

//i =

4,

Искомое расстояние вычисляется

по формуле

(3).

Здесь хг= — 1,

х2 = 2, //2= 0. Следовательно,

 

 

 

 

 

<* = / [ 2 — ( — 1)]2-Н 0 — 4)2 = / 3 2-Н — 4)== 5.

§ 6. Деление отрезка в данном отношении. Пусть заданы две точки А я В. Проведем через них прямую и установим на ней произвольно положительное направление. Пусть М — некоторая точка этой оси. Где бы ни располагалась точка М — внутри отрезка

АВ или на его продолжении в ту или другую сторону — условимся

говорить, что она делит

направленный

отрезок АВ. При

этом если

точка М лежит между А

и В,

будем

говорить,

что

она

делит

отрезок АВ в н у т р е н н и м

образом; если же точка М будет

лежать

на продолжении отрезка,

то

будем

говорить, что она

делит

отрезок

в н е ш н и м образом.

 

 

 

 

 

 

 

2 0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

МЕТОД

КООРДИНАТ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

[ГЛ. I

 

Назовем отношением, в котором точка М делит направленный

отрезок

АВ, число

 

 

 

 

 

вел AM

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

...

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А =

-----=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(4)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вел МВ *

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

v '

 

Если точка М делит отрезок АВ внутренним образом,

то отрезки

AM и

МВ

имеют одно и то же направление,

а

 

величины

их —

один знак

и, следовательно, отношение А положительно. Если

точка М

совпадет

 

с

началом

А отрезка,

то

А =

0;

 

по

мере

приближения

делящей

точки

М

к

концу

В отрезка отношение

А

неограниченно

возрастает,

так как знаменатель (вел МВ) стремится к нулю. Случай

совпадения

делящей

точки Ж с концом

В отрезка следует

исключить,

так как отношение в этом случае

теряет

смысл (знаменатель

дроби

обращается

в

нуль).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Если точка М делит отрезок

внешним

образом,

 

то

при

любом

ее

расположении

отрезки

AM

и

МВ противоположно

направлены,

а

величины

их

имеют

 

противоположные

знаки

и,

 

следовательно,

отношение

А,

в котором

точка

М делит

направленный

отрезок АВ,

отрицательно. При этом яснр, что

если

делящая

точка

М лежит

вне отрезка АВ за его

 

началом, то абсолютная величина отношения А

меньше

единицы;

если

 

же

М лежит

на

продолжении

отрезка

за

его концом, то

|А|^>1

(заметим, что

ни

при

 

каком

 

положении

де­

 

М?* А

 

 

м

В

 

Мг

 

лящей точки М отношение А не может

 

1 '

 

 

быть

равным

— 1).3*1

каждому

 

положе-

 

 

 

о-*-* • .

о—»-

 

Таким

образом,

 

 

 

 

 

рнс

g

 

 

 

 

нию

 

точки

М

на

 

прямой

(кроме

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

случая,

когда

М. совпадает

с

концом

рассматриваемого

отрезка)

соответствует

определенное

 

значение

отношения

 

А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Так,

например,

на

рис.

9 точка

М

делит

отрезок

АВ

в

отношении

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

__

 

 

 

 

 

 

2

 

 

Точка Mt делит

А = — . Таже

точка делит отрезок ВА в отношении А =

у .

отрезок АВ внешним образом в отношении А =

— я-,

точ-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

__

 

 

 

 

 

«5

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в отношении А =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ка Мг делит тот же отрезок АВ

— у .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Задачу

о делении отрезка в данном

отношении

 

 

 

 

 

 

 

 

 

следует

понимать

так: даны

две

точки

А (хг,

 

у,)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и

В (х г,

у 2)

и

дано

отношение

А,

в

котором

 

 

 

 

 

 

 

 

 

некоторая

 

точка

М (х,

у)

делит

направленный

 

 

 

 

 

 

 

 

 

отрезок АВ; требуется найти координаты

х,

у

 

 

 

Рис.

 

1J.

 

 

точки М.

 

Я,, S , Рг суть проекции точек

 

А,

М,

В

 

 

 

 

Ох

 

Пусть

 

 

на

ось

(рис. 10). Прямые АР1% MS

и

ВРг

параллельны

и,

 

следовательно,

Соседние файлы в папке книги