Файл: Моиз Э.Э. Геометрия.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 09.04.2024

Просмотров: 315

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

6.

Назовите точку,

являющуюся

проекцией

точки

(0, 6) на ось х.

7.

Назовите точку,

являющуюся

проекцией

точки

(— 1, 0) на ось у.

8.

Дополните: х-координата каждой точки оси у

равна . . . .

9.Дополните: р-координата каждой точки оси х равна ... .

10.Рассмотрим точки

Л (5, 2), В (4, — 3), С (— 4, 4) и D ( — 3, — 5).

a)Запишите эти точки в том порядке, в котором идут (слева направо) их проекции на ось х.

B ) Расположите их в том порядке, в котором идут (снизу вверх) их про­ екции на ось у.

11.Прямые, проходящие через точку Р (5, 7) и перпендикулярные оси х и оси у, образуют вместе с этими двумя осями прямоугольник. Найдите его цериметр.

12.Найдите периметр прямоугольника, образованного осями координат и пер­

пендикулярами к ним, проходящими через точку

(— 4, — 2).

13 Сделайте

то же, что в задаче

11

для

точки

Р ( — ~ 3 ) ; для точки

Ѵ ~2,

- у ) ; для точки Р (а,

Ь),

где а

и Ь — любые действительные числа.

14.Расстояние между какими из следующих пар точек меньше: (3, 0) и (7, 0) или (3, 0) и (— 2, 9)?

15.Расстояние между какими из следующих пар точек больше: (2, 1) и ( 1, 2) или (2, 1) и (2, 0)?

16*. С и с т е м а

к о о р д и н а т

в п р о ­

с т р а н с т в е .

Если мы проведем пря­

мую, перпендикулярную оси х и оси у

в точке

их пересечения, то

мы можем

ввести систему координат в простран­

стве. Эта система

устанавливает

вза­

имно однозначное

соответствие между

точками

п р о с т р а н с т в а

и

упо­

рядоченными

т р о й к а м и

действи­

тельных

чисел.

 

 

 

Стрелки на нашем рисунке ука­

зывают

положительное направление

каждой оси, а изображенные пункти­ ром прямолинейные отрезки— это пер­ пендикуляры, проектирующие каждую точку Р на соответствующую ось. Про­ екция данной точки на ось задает ее

координату, соответствующую этой оси: х-координату; (/-координату или г-координату. Таким образом, точка полностью определяется своими тремя

координатами,

и мы

пишем Р

(х, у, г).

 

 

 

 

 

 

 

 

На

нашем

рисунке точка

Р лежит в плоскости хОу,

так что

ее проек­

ция на ось

г

(на рисунке н е

у к а з а н н а я )

есть 0. Ее

проекция

на

ось х

совпадает

с

точкой,

имеющей

координату

2,

а

на ось у — с точкой,

имею­

щей координату 3. Поэтому мы пишем Р (2,

3,

0).

 

 

 

 

a)

Р [ —-точка

в плоскости уОг. Выпишите

упорядоченную

тройку

чисел —

координат этой точки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B )

Точки

Р 2 и Р 3 лежат в плоскости хОг. Напишите их координаты в виде

упорядоченных

троек.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

c)

Какие

две

точки

лежат

в

плоскости,

параллельной

плоскости

хОу?

Можете ли

вы

это доказать? Что

можно сказать об их координатах?

 

17+ . Если любая точка Р записывается в виде Р (х, у, г), то какой оси при­ надлежит каждая из точек:

Л (0, 3, 0), В ( - 2 , 0 , 0 ) , . С (0 , 0, 5)?

399


184 Если любая точка Р записывается

в

 

 

 

 

 

виде Р (X,

у, г),

то какой плоскости при­

 

 

 

 

 

надлежит каждая из следующих точек:

 

 

 

 

 

 

Я (4, 0 , 2 ) ,

S ( 3 ,

— 2,

0),

Т ( 0 , 1,

5)?

 

 

 

 

 

 

1 9 *4 Когда

хотят изобразить

точку в трех­

 

 

 

 

 

мерной системе координат, то обычно

 

 

 

 

 

сначала рассматривают ее проекцию на

 

 

 

 

 

плоскость хОу. На рисунке Р' есть проек­

 

 

 

 

 

ция точки

Р (2,

3, 4)

на плоскость хОу.

 

 

 

 

 

Какие координаты имеет точка Р'7

 

 

 

 

 

 

 

a) Чему

равно

расстояние

точки

Р от

 

 

 

 

 

плоскости хОу> от плоскости хОг> от

пло­

 

 

 

 

 

скости уОг>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B ) Чему равно расстояние точки А от

 

 

 

 

 

плоскости хОу> от плоскости хОг? от

 

 

 

 

 

плоскости

уО??

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 0 * 4 а) Чему равно расстояние

точки

(3,

2,

— 2) от плоскости хОу?

от пло­

скости хОг? от плоскости уОг>

 

 

 

 

 

 

 

 

Ь) Ответьте на

вопрос

для

точки

(х,

у,

г), где х, у,

г — л ю б ы е

дейст­

вительные

числа.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

РЕНЕ ДЕКАРТ (1596-1650)

 

 

 

 

 

 

 

Декарт

знаменит в двух разных областях: среди философов он

известен как великий философ,

а среди математиков — как

 

вели­

 

 

 

 

 

 

 

 

кий математик.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Самым

большим

его

 

 

 

 

 

 

 

 

вкладом в математику было

 

 

 

 

 

 

 

 

открытие системы

коорди­

 

 

 

 

 

 

 

 

нат и аналитической

гео­

 

 

 

 

 

 

 

 

метрии. Со времен Декарта

 

 

 

 

 

 

 

 

алгебра и геометрия

стали,

 

 

 

 

 

 

 

 

сотрудничать между собой

 

 

 

 

 

 

 

 

к выгоде обеих дисциплин.

 

 

 

 

 

 

 

 

До наших дней та

система

 

 

 

 

 

 

 

 

координат,

которой

мы

 

 

 

 

 

 

 

 

пользуемся

в этой

книге,

 

 

 

 

 

 

 

 

называется

декартовой си­

 

 

 

 

 

 

 

 

стемой координат в честь ее

 

 

 

 

 

 

 

 

создателя. Понятие коорди­

 

 

 

 

 

 

 

 

нат было первым реальным

 

 

 

 

 

 

 

 

фундаментальным

вкладом

 

 

 

 

 

 

 

 

в геометрию после древних

 

 

 

 

 

 

 

 

греков.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Честь открытия системы

 

 

 

 

 

 

 

 

координат

с Декартом де­

 

 

 

 

 

 

 

 

лит Пьер

Ферма

(1601 —

 

 

 

 

 

 

 

 

1665), пришедший

почти к

 

 

 

 

 

 

 

 

тем же самым идеям и по­

 

 

 

 

 

 

 

 

чти в то же время. Ферма

400


был одним из нескольких великих математиков-любителей. Он был государственным служащим и занимался математикой в свободное время. О своих открытиях он сообщал в письмах своим друзьям

иникогда не публиковал их в другой форме. Но многое из того,

очем сообщал в письмах Ферма, теперь включается во все учеб­

ники теории чисел.

Введение системы координат послужило основой для создания вскоре после этого Ньютоном и Лейбницем дифференциального и интегрального исчисления. Таким образом, Декарт являлся одним из тех, кого имел в виду Ньютон, когда он сказал, что своими заслугами обязан гигантам, на плечах которых он стоял.

§ 3. КАК ИЗОБРАЗИТЬ СИСТЕМУ КООРДИНАТ НА БУМАГЕ В КЛЕТКУ

Систему координат удобно изображать на бумаге в клетку. На такой бумаге отпечатаны вертикальные и горизонтальные линии,

но все остальное нам нужно нарисовать самим.

которые

обычно

На нашем рисунке

воспроизведены те линии,

печатают на клетчатой бумаге. Все остальные буквы

и

цифры

наносятся, как обычно,

пером или карандашом. Символ х у оси х

никакого числа не обозначает; он только

напоминает,

что

коор­

динаты этой оси мы намерены обозначать буквой х . То

же

самое

относится к оси у .

 

 

 

 

 

 

 

У

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

2

Р

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

- 5 - и - 3 - 2 -1 0

1 2

3 У

5

 

 

 

-1

 

 

 

 

 

- 2 - 3

Напомним, что мы вольны делать рисунки в каком угодно масштабе. Например, каждая из следующих фигур является «точ­ ным» изображением квадрата со стороной 1 .

401


 

 

 

 

1

с

 

1

Т ~ — С

□--------

 

 

 

 

J

L

 

 

 

1

 

 

 

1

1

 

 

 

Г

 

 

 

 

 

г

 

 

 

 

 

 

 

□__________ с

 

 

 

 

1

 

Точно так же и по той же причине мы можем выбрать на

клетчатойчбумаге какой угодно масштаб.

Например, тот же лист

бумаги мы можем

пометить, скажем, так,

как

на этой

странице.

Поскольку мы располагаем такой свободой

выбора,

абсолютно

необходимо указать, какой выбор мы сделали, выписав у осей

числовые пометки,

показывающие масштаб. Если бы на последнем

рисунке

мы этого

не

сделали, то

никто не был бы в состоянии

сказать,

имеется

ли

в

виду, что Р — это точка (1, 1), или точка

(2 , 2 ), или точка (я,

я).

на клетчатой бумаге систему

Повторяем. Чтобы

изобразить

координат, нужно провести оси и указать масштаб.

Заметим, что мы можем провести оси на листе бумаги в любом из тех (или других) положений, что указаны на следующей странице.

Ни в одном из этих чертежей нет логической ошибки. Однако гораздо легче привыкнуть «читать» графики, если с самого начала условиться проводить ось X горизонтально, так, чтобы координаты

402


возрастали слева направо, а ось у —вертикально, так, чтобы координаты возрастали снизу вверх.

У

Заключительное предостережение. Вероятно, вы неоднократно встречали графики, где масштабы в горизонтальном и вертикаль­ ном направлении были выбраны независимо друг от друга.

Например, если мы захотим начертить график, показывающий рост цены на сыр (в долларах за фунт) за период от 1900 до 1960 г., то ни в какой связи между масштабами на горизонталь­ ной и вертикальной осях нет необходимости. (Ведь здесь масштабы служат для измерения совершенно разных вещей.)

Но иногда мы применяем систему координат для решения геометрических задач. В таких случаях, если масштабы на осях

различны,

рисунок получается искаженным. Дело

в том, что

здесь оба

масштаба используются для измерения

р а с с т о я ­

ний.

 

 

403

Так, на этом рисунке цифры указывают, что PQ = 2 и PR = 2 . Следовательно, Д PQR должен быть равнобедренным. Но он, ко­ нечно, не выглядит равнобедрен­ ным, а Z Q и /_ R вовсе не ка­ жутся конгруэнтными. Это значит, что рисунок мы исказили. Чтобы избежать таких искажений, мы бу­ дем на каждой оси брать один и тот же масштаб.

Задачи

к

§

3

 

 

 

 

 

( З а м е ч а н и е .

Для

решения нижеследующих задач клетчатая бумага

полезна,

но

вовсе

не

необходима.

Для каждой из задач 1 — 12 нужно нари­

совать свою

систему

координат.)

 

1.

Выберите

на

осях

подходящий

масштаб и нанесите следующие точки А ( 2,

 

3), В (3,

2),

С (4,

— 3)

D (— 3, — 4). В какой четверти лежит каждая точка?

2.

Изобразите

каждую

из

точек А (0, 0), В (5, 0), С (5, 3) и Ü (0, 3). Найдите

 

a) периметр

A B C D ;

 

 

b)ABCD-

3. Изобразите каждую из точек Р (0, 0), Q (3, 0) и R (0, 4). Найдите

a) периметр А PQR-,

b ) S A PQR .

4. Изобразите каждую из точек F (0 , 0), G (8, 0) и Я ( 8, — 6).

a) Найдите S A F G H .

b) Какую длину имеет отрезок К Я ?

5.

Дано,

что

вершинами

А А В С

служат точки (0,

1),

(0, 6)

и (12, 1). Найдите

 

S A АВС и периметр

А АВС,

 

 

 

 

 

 

6.

Изобразите

каждую

из точек Л( 1,

0), В (7,

0),

С (10,

4)

и D (4, 4). Най­

 

дите периметр и площадь □

ABCD.

 

 

 

 

 

7.

Чему

равна

площадь треугольника,

вершинами

которого

служ ат точки

 

(0, 5),

(4,

0)

и ( - 4,

0)?

 

 

 

 

 

 

8. Изобразите

каждую из точек К (— 2,

5), М (— 2,

— 3) и L (4, — 3).

 

a) Найдите

S A K M L .

 

___

 

 

 

 

 

b) Какую длину имеет отрезок Л Х?

9. Треугольник имеет вершины (0, 0), (0, 12) и (10, 0). Найдите длину медианы, проведенной к наименьшей стороне.

10. Изобразите каждую из точек А (— 3, — 4), В (— 3, 6) и С (4, 6). Найдите координаты такой точки D , что □ ABCD — прямоугольник.

11.

Вершинами

трёугольника

служат точки (1, 8), (4,

1) и (7,

1). Найдите

 

его площадь.

 

 

 

 

 

 

 

 

12.

Концами

основания

равнобедренного

треугольника

служат

точки

(3, 0)

 

и (— 3, 0). Найдите координаты

третьей

вершины этого треугольника,

если

 

известно,

что

площадь

его

равна

15.

 

 

 

 

404