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

книги / Сборник задач по аналитической геометрии.-1

.pdf
Скачиваний:
2
Добавлен:
20.11.2023
Размер:
10.44 Mб
Скачать

331.

Составить

уравнение

прямых,

параллельных

прямой

3* — 4у — 10 = 0

и отстоящих от нее

на рас­

стоянии d = 3.

 

 

 

 

 

 

 

А (2; 0)

332.

Даны две смежные вершины квадрата

и В ( —1; 4). Составить уравнения его сторон.

квадрата,

333.

Точка

А (5;

—1)

является

вершиной

одна

из

сторон которого

лежит

на прямой

4лг— 3у ~

_ 7 =

0. Составить

уравнения

прямых,

на которых ле­

жат остальные стороны этого квадрата.

квадрата 4х —

334. Даны

уравнения

двух

сторон

— 3// + 3 = 0,

— Зг/— 17 = 0

и

одна

из его

вершин

/4(2; —3). Составить уравнения двух других сторон этого квадрата.

335. Даны уравнения двух

сторон квадрата 5х +.

+ 12у— 1 0 = 0 , + 1-j- 29 =

0. Составить уравне­

ния двух других его сторон при условии, что точка МД—3; 5) лежит на стороне этого квадрата.

336. Отклонения точки М от прямых 5х— 12// — 13= = 0 и Зх — 4у — 19 = 0 равны соответственно —3 и —5, Определить координаты точки М.

337.Составить уравнение прямой, проходящей через точку Р(—2; 3) на одинаковых расстояниях от точек /4(5; - 1 ) и В(3; 7).

338.Составить уравнение геометрического места то­ чек, равноудаленных от двух параллельных прямых:

1) Зх — р + 7 = 0,

2 ) х - 2 « / + 3 = 0,

Зх — у — 3 = 0;

х + 7 = 0;

3) — 6 = 0 ,

 

Юх — Ау + 3 = 0.

 

339. Составить уравнения биссектрис углов, образо­ ванных двумя пересекающимися прямыми:

1)

х —

Зр +

5 = 0,

2)

х — 2г/ — 3 = 0,

З х — у — 2 = 0;

 

2х + 4р + 7 = 0;

3) Зх -j- 4у — 1 = О,

 

 

 

5х +

12у — 2 = 0.

 

 

 

340.

Составить

уравнения прямых,

которые прохо­

дят через точку Р ( 2; —1)

н вместе с прямыми 2х — у +.

+ 5 =

0,

Зх + 6 р — 1 = 0

образуют

равнобедренные

треугольники.

 

 

 

 

т

341. Определить, лежат ли точка М( 1; —2) и начало координат в одном, в смежных или вертикальных уг­ лах, образованных при пересечении двух прямых:

1)

2 х -

у -

5 =

0,

2) + 3у -

10 = 0,

 

3 * +

«/+10 =

0;

1 2 х - 5 у -

5 = 0 ;

3)

.V-

2у -

1 = 0 ,

 

 

 

Зх

у

2 = 0.

 

 

342. Определить, лежат ли точки М(2;3) и N(5;—1) в одном, в смежных или вертикальных углах, образо­ ванных при пересечении двух прямых:

1) х - З у — 5 = 0, 2) 2х + 7 « /- 5 = 0, 2х + 9г/ — 2 = 0; х-+-Зг/ + 7 = 0;

3)12х + у — 1 = 0 ,

13х + 2 у ~ 5 = 0.

343. Определить, лежит ли начало координат вну­ три или вне треугольника, стороны которого даны урав­ нениями 7х — Ъу— 1 1 = 0 , 8х + 3//-|-31 = 0, х + 8«/—

19 = 0.

344.Определить, лежит ли точка М (—3; 2) внутри или вне треугольника, стороны которого даны урав­

нениями х + у — 4 = 0, Зх — + 8 = 0, 4х — у — 31 =

=0.

345.Определить, какой из углов, острый или тупой,

образованных двумя прямыми Зх — + 5 = 0 и 2х + + у — 3 = 0, содержит начало координат.

346. Определить, какой из углов, острый или тупой, образованных двумя прямыми Зх — 5у — 4 = 0 и х + + + 3 = 0, содержит точку М (2; —5).

347. Составить уравнение биссектрисы угла между

прямыми

Зх — у — 4 = 0 и 2х + 6«/ + 3 =

0,

в котором

лежит начало координат.

 

 

 

348. Составить уравнение биссектрисы угла между

прямыми

х — Ту + 5 = 0,

5х + 5г/— 3 =

0,

смежного

с углом, содержащим начало координат.

 

 

349. Составить уравнение биссектрисы угла между

прямыми х + 2#— 1 1 = 0

и Зх — 6«/ — 5 =

0, в котором

лежит точка М(1: - 3 ) .

350. Составить уравнение биссектрисы угла между прямыми 2х — 3у — 5 = 0, 6х —4// + 7 = 0, смежного с углом, содержащим точку С(2; —1).

52

351. Составить уравнение биссектрисы острого угла,

образованного

двумя

прямыми

Зх + 4у — 5 =

0,

5х —

— 12^ + 3 = 0.

 

 

 

 

 

352. Составить уравнение биссектрисы тупого угла,

образованного

двумя

прямыми

х Зу + 5 =

0,

Зх

— # + 15 = 0.

 

 

 

 

 

§ 15. Уравнение пучка прямых

Совокупность прямых, проходящих через некоторую точку S ,

называется пучком прямых с центром S.

 

 

 

Если

A i x + B iy + Ci »= 0 и

А 2х +

В 2у +

Сг = 0 —

уравнения

двух прямых, пересекающихся в точке S, то уравнение

 

 

a (AiX + В \у + C t ) + Р

(А 2х +

В 2У +

С 2) = 0 ,

(I)

где а, р —

какие угодно числа, не равные одновременно нулю, опре­

деляет прямую, также проходящую через точку S.

Более того, в уравнении (1) числа а, р всегда возможно подо­ брать так, чтобы оно определило любую (заранее назначенную)

прямую, проходящую через точку S, иначе говоря, любую прямую пучка с центром S. Поэтому уравнение вида (1) называется урав­ нением пучка (с центром S ) .

Если а ф 0, то, деля обе части уравнения (1) на а и полагая

Р

1

 

 

 

— =

Л, получим:

 

 

 

 

А\Х +

B ty + Ci + Я (А 2х + В 2у +

С 2) = 0.

(2)

Этим уравнением можно определить любую прямую пучка с цен­

тром S, кроме той, которая соответствует а =

0, т. е. кроме прямой

А 2х +

В гу + С2 =

0.

 

 

353. Найти

центр пучка прямых, данного уравнением

а(2х + 3у — 1 )+ р (х — 2у — 4) = 0.

 

 

354. Найти уравнение прямой, принадлежащей пуч­

ку прямых а(х-\-2у — 5)+{$(Зх — 2# +

1) = 0 и

 

1)проходящей через точку /1(3; —1);

2)проходящей через начало координат;

3)параллельной оси Ох;

4)параллельной оси Оу;

5)

параллельной прямой + Ъу + 5 =

0;

7 =

0.

6)

перпендикулярной к прямой +

Ъу +

355. Составить уравнение прямой, проходящей

через

. точку

пересечения прямых Зх — + 5 = 0,

4х + Зу

— 1 =

0 и отсекающей на оси ординат отрезок Ь — —3.

Решить задачу, не определяя координат точки пересе­ чения данных прямых.

356. Составить уравнение прямой, которая проходит 'через точку пересечения прямых 2х -f- у — 2 = 0,

53

х — Ъу — 23 = 0 и делит пополам отрезок, ограниченный точками Afi(5; —6) и —1; —4). Решить задачу, не вычисляя координат точки пересечения данных прямых.

357. Дано уравнение пучка прямых а {Зх— 4у — 3) + + р(2х + 3у — 1) = 0. Написать уравнение прямой это­ го пучка, проходящей через центр тяжести однородной

треугольной

пластинки,

вершины

которой

суть

точки

А{—1; 2), 5(4; —4) и С (6; —1).

 

 

 

358. Дано

уравнение

пучка прямых а (Зх— — 1) +

+ р(4х— 5г/ +

8) = 0.

Найти прямую этого

пучка,

про­

ходящую через середину отрезка прямой х +

-)- 4 = 0,

заключенного

между

прямыми

2х 4- Зу + 5 — 0,

х +

+ 7 г /- 1

=

0.

уравнения

сторон треугольника х +

359. Даны

— 1 = 0 ,

5х +

Ау— 17 =

0, х — 4

у + 1 1 = 0 .

Не

опре­

деляя координат его вершин, составить уравнения вы­ сот этого треугольника.

360. Составить уравнение прямой, проходящей через

точку

пересечения

прямых 2х + 7у — 8 = 0, Зх +

2у +

+ 5 =

0 под углом

в 45° к прямой 2х + 3у — 7 =

0. Ре­

шить задачу, не вычисляя координат точки пересечения

данных

прямых.

361.

В треугольнике АВС даны уравнения высоты

AN: х-{-Ъу— 3 = 0, высоты BN: х + //— 1 = 0 и сто­

роны АВ: х + Зу — 1 = 0. Не определяя координат вер­ шин и точки пересечения высот треугольника, составить уравнение двух других сторон и третьей высоты.

362.

Составить уравнения сторон треугольника АВС,

зная одну его вершину

Л (2; —1), а также уравнения

высоты

— 10у + 1 =

0 и биссектрисы Зх — 2у + 5 = 0 ,

проведенных из одной вершины. Решить задачу, не вы* числяя координат вершин В и С.

+

363.

Дано

уравнение пучка

прямых а(2х +

г/ + 8) +

Р(х +

г/ + 3) = 0. Найти прямые этого пучка, отрезки

которых,

заключенные между

прямыми х — у — 5 = 0,

х — у — 2 = 0, равны V^>.

прямых а (Зх +

у — 1) +

+

364.

Дано

уравнение пучка

Р(2х— у — 9) = 0.

Доказать, что

прямая

х + 3^ +

+

13 =

0 принадлежит этому пучку.

 

 

+

365.

Дано уравнение пучка прямых а(5х + 3# + 6) +

Р(3х — 4г/— 37) = 0. Доказать, что прямая 7 * + 2у —

— 15 =

0 не принадлежит этому пучку.

 

+

366. Дано

уравнение пучка прямых а (3 * + — 9) +

р (2х +

5у +

5) = 0.

Найти,

при

каком ‘значении С

54

прямая

4х— 3f/ + С =

0

будет

принадлежать

этому

пучку.

 

 

уравнение

пучка прямых а (5х +

З у ~ 7) +

367. Дано

+ £(3х +

Юу 4- 4) =

0.

Найти, при каких значениях а

прямая

ях + 5у + 9 = 0

не будет

принадлежать

этому

пучку.

Центр

пучка

 

прямых

а(2х — Зу + 20) +

368.

 

+ р (Зх +

5у — 27) =

0

является

вершиной

кзадрата,

диагональ

которого

лежит

на прямой х + 7у — 16 = 0.

Составить уравнения сторон и второй диагонали этого

квадрата.

уравнение

пучка прямых а(2х + 5у + 4) +

369. Дано

+ Р(Зх — +

25) = 0.

Найти прямую этого пучка, от­

секающую на координатных осях отличные от нуля от­ резки равной величины (считая от начала координат).

370. Дано уравнение пучка прямых а(2х + у +

1) +

'+ Р (х — Зу— 10) = 0. Найти прямые этого пучка,

отсе­

кающие на координатных осях отрезки равной длины

(считая от начала координат).

прямых

а(21х + 8у —

371. Дано уравнение

=

пучка

— 18) + р(11х + Зу + 12)

0.

Найти

прямые этого

пучка, отсекающие от координатных углов треугольни­

ки с площадью, равной 9 кв. ед.

прямых а(2х + у + 4) +

372. Дано уравнение пучка

+ Р(х — 2у — 3) = 0. Доказать,

что среди прямых этого

пучка существует только одна прямая, отстоящая от

точки Р(2; —3)

на

расстоянии

d = V \ 9 - Написать

уравнение этой прямой.

прямых а(2х — у — 6) +

373. Дано уравнение пучка

+ Р(х— У — 4) =

0.

Доказать,

что

среди прямых этого

пучка нет прямой, отстоящей от точки Р(3; —1) на рас­ стоянии d — 3.

374. Составить уравнение прямой, проходящей

че­

рез точку

пересечения прямых

Зх +

у — 5 =

0,

х —

— 2у + 10 =

0 и отстоящей от

точки

С(—1;

—2)

на

расстоянии d = 5. Решить задачу, не вычисляя коор­ динат точки пересечения данных прямых.

+

375. Дано

уравнение

пучка

прямых а(5х + 2у +

4) +

р(х +

9у — 25) = 0 . Написать уравнения прямых

этого

пучка,

которые вместе

с прямыми

2х — Зу +

+

5 =

0, 12х+ 8у — 7 =

0

образуют

равнобедренные

треугольники.

 

 

 

 

 

 

.

376.

Составить уравнение прямой, которая проходит

через

точку

пересечения

прямых

11х +

3у — 7 = 0,

55

12х + у — 19 = 0 на одинаковых расстояниях от точек А ( 3; —2) и В ( —1; 6). Решить задачу, не вычисляя координат точки пересечения данных прямых.

377. Даны уравнения двух пучков прямых а, (5х + Зу — 2) + Pi (Зх — у — 4) = 0,

а2{х — у + 1) + М 2х — У — 2) = 0.

Не определяя их центров, составить уравнение прямой, принадлежащей обоим пучкам.

378. Стороны АВ, ВС, CD и DA четырехугольника

ABCD

заданы

соответственно

уравнениями

5х +

у +

+ 13 =

0,

— 7у — 17 =

0,

Зх + 2 ^ — 13 =

0,

Зх

4г/ + 17 =

0. Не определяя

координат

вершин этого че­

тырехугольника,

составить

уравнения

его диагоналей

АС и BD.

 

пучка

прямых

а(2х + Зу + 5) + р(Зх —

379. Центр

у + 2) =

0

является

одной

из вершин треугольника,

две высоты которого даны

уравнениями х — 4# + 1 = 0,

2х + у + \

= 0 . Составить

уравнения сторон

этого

тре­

угольника.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

§ 16. Полярное уравнение прямой

Прямая, проведенная через полюс перпендикулярно к данной прямой, называется ее нормалью. Обозначим буквой Р точку, в ко­ торой нормаль пересекает прямую; установим на нормали положнтельное направление от точки и к точке Р. Угол, иа который нуж­ но повернуть полярную ось до

наложения ее на отрезок ОР, бу­ дем называть полярным углом нормали.

380. Вывести полярное уравнение прямой, зная ее расстояние от полюса р и полярный угол нормали а.

Р е ш е н и е . 1-й с п о с о б . На данной прямой s (рнс. 11) возь­ Рис. 11. мем произвольную точку М с по­ лярными координатами р н 0.

Точку пересечения прямой s с ее нормалью обозначим буквой Р. Из прямоугольного треугольника ОР. 4 находим:

Р

Р

— а)

(D

cos (0

 

 

Мы получили уравнение с двумя переменными р и 0, которому удовлетворяют координаты всякой точки М, лежащей на прямой s,

56

и не удовлетворяют координаты никакой точки, не лежащей на этой

прямой.

Следовательно,

уравнение (1)

является уравнением пря­

мой s. Таким образом, задача решена.

декартову прямоугольную

2-й

с п о с о б . Будем

рассматривать

систему координат, положительная полуось абсцисс которой совпа­ дает с полярной осью заданной полярной системы. В этой декарто­ вой системе имеем нормальное уравнение прямой $:

jtcosa + y s in a — р = 0.

(2)

Воспользуемся формулами преобразования полярных координат в декартовы:

, - p c o s e .

у = р sin 0.

Подставляя в уравнение (2) вместо х и у выражения (3), получим:

или

р (cos 0 cos a +

sin 0 sin a ) = p

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

p

 

 

 

 

p cos (0 — a)

 

 

 

381. Вывести полярное

уравнение

прямой,

если

даны:

угол р наклона прямой к полярной оси

и длина

1)

перпендикуляра р, опущенного из полюса на эту пря­

мую. Написать уравнение этой прямой в случае

р =

-^-,

/7 = 3;

отрезок а, который отсекает прямая на

поляр­

12)

ной оси, считая от полюса, и полярный угол

а

нор­

мали

этой прямой. Написать уравнение

этой

прямой

вслучае а 2, a = — л;

3)угол р наклона прямой к полярной оси и отре­ зок а, который отсекает прямая на полярной оси, счи­ тая от полюса. Написать уравнение этой прямой в слу­

чае р = ~ , а = 6.

382. Вывести полярное уравнение прямой, проходя­ щей через точку М ^гщ в,) и наклоненной к полярной оси под углом р.

383. Вывести полярное уравнение прямой, проходя­ щей через точку Afi(p,;6i), полярный угол нормали

которой равен а.

уравнение прямой, проходящей че­

384. Составить

рез точки Mx(pi;0i)

и А42(р2; 02) .

Г Л ABA 4

ГЕОМЕТРИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЛИНИЙ ВТОРОГО ПОРЯДКА

§

17. Окружность

 

Уравнение

« ) 2 + (у - р)2 = Я2

(!)

(х -

определяет окружность радиуса R с центром С(а; Р).

Если центр окружности совпадает с началом координат, т. е,

если а «*» О, р = 0, то уравнение (1)

принимает вид

 

 

 

*а + У* =

Я*.

(2)

 

385.

Составить уравнение окружности

в каждом

из

следующих случаев:

 

 

 

1)центр окружности совпадает с началом координат

иее радиус R = 3;

2)

центр окружности совпадает

с точкой С(2 ; —3)

и ее радиус R = 7;

начало координат и

3)

окружность проходит через

ее центр совпадает с точкой С (6; —8);

4)окружность проходит через точку /1(2; 6) и ее центр совпадает с точкой С(—1; 2);

5)течки А(3; 2) и В(— 1; 6) являются концами од­ ного из диаметров окружности;

6)центр окружности совпадает с началом координат

и прямая 3* — + 20 = 0 является касательной к окружности;

7) центр окружности совпадает с точкой C(I; —1) и прямая — 12у -f- 9 = 0 является касательной к окруж­ ности;

8)

окружность

проходит

через

точки А(3; 1)

и

В ( — 1; 3),

а се центр лежит

на прямой

Зх — у — 2 =

0;

9)

окружность

проходит

через

три

точки А( 1;

1),

В(1; - 1 )

И С (2; 0);

 

 

 

 

10)

окружность проходит через три точки: МЛ — 1; 5),

Мг(2 ; - 2 ) и Ms(5; 5).

68

386. Точка С(3; —1) является центром окружности, отсекающей на прямой 2х— 5у + 18 — 0 хорду, длина которой равна 6. Составить уравнение этой окружности.

387. Записать уравнения окружностей радиуса R = Y 5, касающихся прямой х — 2у — 1 = 0 в точке

Afi(3; 1).

388. Составить уравнение окружности, касающейся двух параллельных прямых: -f- У — 5 = 0, -J- у + -f- 15 = 0, причем одной из них — в точке А ( 2 ; 1).

389.Составить уравнения окружностей, которые про­ ходят через точку /1(1; 0) и касаются двух параллель­ ных прямых: 2х + у + 2 = 0, 2х + У — 18 = 0.

390.Составить уравнение окружности, которая, имея

центр на прямой 2х-\-у = 0, касается прямых 4х —

Зу + 10 = 0, Зу — 30 = 0.

391.Составить уравнения окружностей, касающихся

двух пересекающихся прямых: 7х — у — 5 =

0, х-\-у-{*.

-f- 13 =

0, причем одной из них — в точке Mt ( 1; 2).

392.

Составить уравнения окружностей,

проходящих

через начало координат и касающихся двух пересекаю­

щихся прямых: х + 2у — 9 =

0, 2х у 4-2 =

0.

393.

Составить уравнения окружностей, которые, имея

центры

на прямой

4 х —■5у3 = 0, касаются прямых

Зу — 10 = 0, Зх — + 5 = 0.

 

проходящих

394.

Написать уравнения

окружностей,

через точку Л (—1;

5) и касающихся

двух

пересекаю­

щихся

прямых: Зх +

— 35 = 0, 4х +

3у +

14 = 0.

395.

Написать уравнения

окружностей,

касающихся

трех прямых: 4х — Зу — 10 =

0, Зх — 4у — 5 = 0 и Зх —

4у — 15 = 0.

396.Написать уравнения окружностей, касающихся

трех прямых: 3х \ у — 35 = 0, Зх — 4у — 35 = 0 и х —

1 = 0.

397.Какие из нижеприводимых уравнений опреде­ ляют окружности? Найти центр С и радиус R каждой

из них:

1)

( х

- 5? + (y + 2 f =

25;

2)

(х +

2)2 У2 — 64;

3)

(х -

5)2 + (*/+ 2)2 =

0;

4)

х2 +

( у - 5 ) 2 = 5;

5)х2Аг У2+ 4# — 20 = 0;

6)х2-\- У — 2х + 4# -f- 14 = 0;

7)

x2 + t/2 +

4 x - 2 y +

5 =

0;

8)

х? + у*+ Х = 0;

9)

x2+ , f - \

6 х - 4 у +

14=

0;

10)

х2 + у2 + у=*0.

59

398. Установить, какие линии определяются следую­ щими уравнениями:

1)

у

= + / 9 —х2;

6)

0 =

1 5 - / 6 4

 

2)

у

— / 2 5

— х2;

7 )х =

- 2 — / 9

— у2;

3)

л- = - / Г

 

Г

8)

х = - 2 + / 9 - г / 2;

4)

х =

+

/1 6

-

02;

9) 0 =

— 3 — / 2 1 — 4 х — х2.

5)

0

=

1 5

+ / 6 4

- х

2; 10)

х =

- 5 + /

4 0 - 6 0 - /

Изобразить эти линии на чертеже.

399. Установить, как расположена точка Л(1; —2) относительно каждой из следующих окружностей — вну­

три,

вне

или

на

контуре:

1) х2 + 02= 1; 2)

х2 +

02 = 5;

3)

х2 +

02 =

9;

4) х2 +

02 — 8х —40 — 5 =

0;

5) х2 +

+02 — 10х + 80 = 0.

400.Определить уравнение линии центров двух окружностей, заданных уравнениями:

1)

( х - 3 )2 +

02 =

9

 

и (х +

2)2 +

(0 -

1)2=

1;

2) (х + 2 )Ч

( 0 - 1 ) 2= 1 6

и (х +

2)2 +

(0 +

5)2 =

25;

3)

х2 + 02 —4х +

60 =

0

и х2 + 0®—6х =

0;

 

4)

х2 + 02 —х +

20 = О

 

и х2 + 02 +

5х + 20—I = 0 .

401. Составить уравнение диаметра окружности х2 +

+ 02 + 4х — 60 — 17 = 0,

перпендикулярного

к прямой

5х + 20 — 13 =

0.

 

 

 

 

 

 

 

402. Вычислить кратчайшее расстояние от точки до

окружности в каждом из следующих случаев:

 

 

а)

Л (6; - 8), х2 + 02 =

9;

300 +

313 = 0;

 

 

б)

В (3; 9), х2 +

02 — 26х +

 

 

в)

С (—7; 2 ),х 2 + 02-

1Ох— 140— 151 = 0.

 

403. Определить координаты точек пересечения пря­

мой 7х — 0 + 12 = 0 и окружности (х — 2)2+

{у — I)2 =

=25.

404.Определить, как расположена прямая относи­ тельно окружности (пересекает ли, касается или прохо­ дит вне ее), если прямая и окружность заданы следую­ щими уравнениями:

1) у — 2х — 3 и х2 + 02 — Зх + 20 — 3 = 0;

2) 0 = + * - +

и х2 + 02- 8 х + 2 0 + 12 = 0;

3) 0 = х + 10 и х2 + 02 — 1 = 0.

60