Геометрия · 9 КЛАСС

Упражнения 1059–1069 — Глава XI. §2 (окончание задач) и §3…

Страница 265 · Геометрия Атанасян 7-9 класс

Глава XI. §2 (окончание задач) и §3. Уравнения окружности и прямой — с. 265

1059. Даны координаты вершин треугольника ABC: A (4; 6), B (−4; 0), C (−1; −4). Напишите уравнение прямой, содержащей медиану CM.
M — середина AB: M ((4 − 4)/2; (6 + 0)/2) = (0; 3). Прямая проходит через C (−1; −4) и M (0; 3). Ищем уравнение ax + by + c = 0: из M: 3b + c = 0, c = −3b. Из C: −a − 4b + c = 0, −a − 7b = 0, a = −7b. Положим b = −1: a = 7, c = 3.
Ответ: 7x − y + 3 = 0 (проверка: для C −7 + 4 + 3 = 0).
1060. Даны координаты вершин трапеции ABCD: A (−2; −2), B (−3; 1), C (7; 7) и D (3; 1). Напишите уравнения прямых, содержащих: а) диагонали AC и BD трапеции; б) среднюю линию трапеции.
Основания трапеции: BC {10; 6} и AD {5; 3} параллельны (BC = 2AD), значит BC ∥ AD, а AB и CD — боковые стороны.
а) Прямая AC: ax + by + c = 0 через A (−2; −2) и C (7; 7): −2a − 2b + c = 0, 7a + 7b + c = 0, откуда c = 0 и a = −b. Уравнение x − y = 0. Прямая BD: обе точки B (−3; 1) и D (3; 1) имеют ординату 1, поэтому BD: y − 1 = 0.
б) Средняя линия соединяет середины боковых сторон: середина AB: (−2,5; −0,5), середина CD: (5; 4). Для прямой ax + by + c = 0: −2,5a − 0,5b + c = 0 и 5a + 4b + c = 0. Вычитая, 7,5a + 4,5b = 0, откуда 5a = −3b. Положим a = 3, b = −5, тогда c = −5a − 4b = −15 + 20 = 5. Уравнение 3x − 5y + 5 = 0.
Ответ: а) x − y = 0 и y − 1 = 0; б) 3x − 5y + 5 = 0.
1061. Напишите уравнения прямых, проходящих через точку M (2; 5) и параллельных осям координат.
Прямая, параллельная оси Oy и проходящая через M0 (x0; y0), имеет уравнение x = x0; прямая, параллельная оси Ox, — y = y0.
Ответ: x = 2 (параллельна оси Oy) и y = 5 (параллельна оси Ox).
1062. Начертите прямую, заданную уравнением: а) y = 3; б) x = −2; в) y = −4; г) x = 7.
Уравнение y = y0 задаёт прямую, параллельную оси Ox и проходящую через точку (0; y0); уравнение x = x0 — прямую, параллельную оси Oy и проходящую через точку (x0; 0).
а) y = 3: горизонтальная прямая через точку (0; 3).
б) x = −2: вертикальная прямая через точку (−2; 0).
в) y = −4: горизонтальная прямая через точку (0; −4).
г) x = 7: вертикальная прямая через точку (7; 0).
Все четыре прямые показаны на рисунке.
Прямые y=3, x=-2, y=-4, x=7xy−4−3−2−1123456789−6−5−4−3−2−112345Oа) y = 3б) x = −2в) y = −4г) x = 7
1063. Найдите ординату точки M, лежащей на прямой AB, если известно, что A (−8; −6), B (−3; −1) и абсцисса точки M равна 5.
Уравнение прямой AB: ax + by + c = 0. Подставляем A и B: −8a − 6b + c = 0, −3a − b + c = 0. Вычитая, получаем −5a − 5b = 0, b = −a. Положим a = 1: b = −1, c = 3a + b = 2. Уравнение x − y + 2 = 0, то есть y = x + 2.
При x = 5 получаем y = 7.
Ответ: 7.
1064. Напишите уравнения прямых, содержащих стороны ромба, диагонали которого равны 10 см и 4 см, если известно, что его диагонали лежат на осях координат.
Диагонали ромба перпендикулярны и точкой пересечения делятся пополам; точка пересечения — начало координат. Возможны два случая.
Случай 1: диагональ 10 лежит на оси Ox. Вершины (5; 0), (−5; 0), (0; 2), (0; −2). Прямая через (5; 0) и (0; 2): x/5 + y/2 = 1, то есть 2x + 5y − 10 = 0. Остальные стороны (по симметрии): 2x − 5y − 10 = 0 (через (5; 0) и (0; −2)), 2x + 5y + 10 = 0 (через (−5; 0) и (0; −2)), 2x − 5y + 10 = 0 (через (−5; 0) и (0; 2)).
Случай 2: диагональ 10 лежит на оси Oy. Вершины (±2; 0), (0; ±5). Стороны: 5x + 2y − 10 = 0, 5x − 2y − 10 = 0, 5x + 2y + 10 = 0, 5x − 2y + 10 = 0.
Ответ: если диагональ 10 см лежит на оси Ox: 2x + 5y − 10 = 0, 2x − 5y − 10 = 0, 2x + 5y + 10 = 0, 2x − 5y + 10 = 0; если на оси Oy: 5x + 2y − 10 = 0, 5x − 2y − 10 = 0, 5x + 2y + 10 = 0, 5x − 2y + 10 = 0.
1065. Прямая и окружность заданы уравнениями y = x − 2 и x² + (y − 2)² = 9. Установите их взаимное расположение.
Подставим y = x − 2 в уравнение окружности: x² + (x − 4)² = 9, 2x² − 8x + 16 − 9 = 0, 2x² − 8x + 7 = 0. Дискриминант D = 64 − 56 = 8 > 0, значит два корня, то есть два общих решения.
Иначе: центр окружности (0; 2), r = 3; расстояние от центра до прямой x − y − 2 = 0 равно |0 − 2 − 2|/√2 = 2√2 ≈ 2,83 < 3.
Ответ: прямая пересекает окружность в двух точках.
1066. Найдите количество точек пересечения прямой и окружности, заданных уравнениями y = x + 5 и x² + (y − 2)² = 9.
Подставим y = x + 5: x² + (x + 3)² = 9, 2x² + 6x + 9 = 9, 2x(x + 3) = 0, x = 0 или x = −3. Два корня, им соответствуют точки (0; 5) и (−3; 2).
Ответ: две точки.
1067. Установите взаимное расположение окружностей, заданных уравнениями: а) x² + y² = 9 и x² + y² = 4; б) (x − 1)² + y² = 1 и x² + y² = 4.
а) Центры обеих окружностей совпадают (0; 0), радиусы 3 и 2. Окружности концентрические, общих точек нет; меньшая лежит внутри большей. (Одновременно x² + y² = 9 и 4 невозможно.)
б) Центры (1; 0) и (0; 0), радиусы 1 и 2; расстояние между центрами d = 1 = 2 − 1. Значит, окружности касаются внутренне. Проверка: из первого уравнения x² + y² = 2x, подставляя во второе, получаем 2x = 4, x = 2, тогда y = 0. Единственная общая точка (2; 0).
Ответ: а) концентрические окружности без общих точек, одна внутри другой; б) внутреннее касание в точке (2; 0).
1068. Найдите количество точек пересечения окружностей, заданных уравнениями: а) (x + 2)² + y² = 1 и x² + y² = 4; б) (x + 3)² + y² = 1 и x² + y² = 4.
Раскроем скобки первого уравнения: x² + y² + 4x + 3 = 0 (случай а) и x² + y² + 6x + 8 = 0 (случай б). Так как x² + y² = 4, подставим.
а) 4 + 4x + 3 = 0, x = −7/4. Тогда y² = 4 − 49/16 = 15/16 > 0, два значения y. Две точки пересечения.
б) 4 + 6x + 8 = 0, x = −2. Тогда y² = 4 − 4 = 0, y = 0. Одна точка (−2; 0. (внешнее касание: расстояние между центрами 3 = 1 + 2).
Ответ: а) две точки; б) одна точка.
1069. Даны две точки A и B. Найдите множество всех точек, для каждой из которых расстояние от точки А в 2 раза больше расстояния от точки В.
Введём систему координат: B(0; 0), A(a; 0), где a = AB > 0. Пусть M(x; y) — точка множества, тогда AM = 2BM, т. е. AM² = 4BM².
(x − a)² + y² = 4(x² + y²) ⇒ 3x² + 3y² + 2ax − a² = 0 ⇒ x² + y² + (2a/3)x − a²/3 = 0 ⇒ (x + a/3)² + y² = a²/3 + a²/9 = (2a/3)².
Это уравнение окружности с центром (−a/3; 0) и радиусом 2a/3; обратно, каждая точка этой окружности удовлетворяет условию.
Ответ: окружность радиуса 2AB/3 с центром на прямой AB, лежащим на продолжении отрезка AB за точку B на расстоянии AB/3 от B.