9.

GEOMETRIA ANALITYCZNA NA PŁASZCZYŹNIE

Niech dane będą dwa punkty P x , y i P x , y w przestrzeni XOY. Odległość

2 ( 2

2 )

1 ( 1

1 )

tych punktów ( długość odcinka o końcach P i P ) wyraża się wzorem 1

2

d ( P , P =

x − x

+ y − y

.

1

2 )

( 1

)2

2

( 1

)2

2

Współrzędne środka S odcinka o końcach P i P wyrażają się wzorami 1

2

x + x

y + y

1

2

x =

,

1

2

y =

.

S

2

S

2

Współrzędne punktu K dzielącego odcinek o końcach P i P w stosunku k, tzn.

1

2

d ( K, P = k d ( P , K wyrażają się wzorami 2

)

1 )

x

y 1 + k y

1 + k x

x =

2 ,

y

=

2 .

K

1 + k

K

1 + k

Prosta na płaszczyźnie

Równanie ogólne prostej

Ax + By + C = 0 ,

gdzie

2

2

A + B > 0 .

Równanie kierunkowe prostej

Jeżeli w równaniu ogólnym prostej B ≠ 0 (tzn. prosta nie jest prostopadła do osi 0X), to A

C

obliczając y z równania ogólnego i oznaczając m = −

, b = −

, otrzymujemy równanie

B

B

kierunkowe prostej

y = mx + b .

Parametr m nazywany jest współczynnikiem kierunkowym prostej i jest on równy tangensowi kąta nachylenia prostej do dodatniego kierunku osi 0X. Ponadto b jest rzędną punktu przecięcia prostej z osią 0Y.

Prosta o danym współczynniku kierunkowym m i przechodząca przez dany punkt P x , y

ma równanie

0 ( 0

0 )

y − y = m x − x .

0

(

0 )

Prosta nie prostopadła do osi 0X i przechodząca przez punkty P x , y i P x , y ma

2 ( 2

2 )

1 ( 1

1 )

równanie

138

y − y

2

1

y − y =

x − x .

1

(

1 )

x − x

2

1

Równanie odcinkowe prostej ma postać x

y

+ = 1,

a

b

gdzie a i b są odpowiednio odciętą i rzędną punktów przecięcia tej prostej z osiami 0 X i 0 Y

układu współrzędnych.

Uwaga. Równania odcinkowe mają te proste, które z każdą osią układu mają dokładnie jeden punkt wspólny, różny od początku układu.

Kąt ostry α , pod którym przecinają się powyższe proste, wyznaczamy z wzoru m − m

2

1

tg α =

.

1 + m ⋅ m

1

2

Z powyższego wzoru wynika:

a) warunek równoległości prostych l i l , który ma postać 1

2

m = m ,

1

2

b) warunek prostopadłości prostych l i l , który ma postać 1

2

m ⋅ m = −1 .

1

2

Odległość punktu P x , y

od prostej o równaniu Ax + By + C = 0 obliczamy z wzoru 0 ( 0

0 )

Ax + By + C

0

0

d =

.

2

2

A + B

Okrąg

Okrąg o środku S ( a, b) i promieniu r ma równanie ( x − a)2 + ( y − b)2

2

= r .

Wykonując potęgowanie po lewej stronie równania i wprowadzając oznaczenie 2

2

2

c = a + b − r , możemy zapisać 2

2

x + y − 2 ax − 2 by + c = 0 .

Powyższe równanie przedstawia okrąg wtedy i tylko wtedy, gdy 2

2

a + b − c > 0 .

Biorąc pod uwagę prostą l i okrąg o środku w punkcie S ( a, b) i promieniu r, możemy mieć do czynienia z trzema przypadkami:

139

a) prosta l ma z okręgiem jeden punkt wspólny (jest styczna do okręgu), gdy d ( S, l) = r ; b) prosta l ma dwa punkty wspólne z okręgiem, gdy d ( S, l) < r ; c) prosta l nie ma punktów wspólnych z okręgiem, gdy d ( S, l) > r .

140