Файл: Тарасов, Н. П. Курс высшей математики для техникумов учебник.pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 16.10.2024

Просмотров: 145

Скачиваний: 2

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

 

38. Доказать, что если система

состоит

из

п

точек

Аі{хі;

уі),

Аг(хг; уг),

Ân{xn\

Уп),

в

которых

сосредоточены

соответствен­

но

массы

піі, тг,

от„,

то

координаты центра

тяжести

этой

си­

стемы определяются

следующими

выражениями:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Х\ІПі + X;fft;

+

•••

+

Хптп

 

 

 

 

 

 

 

~

ті

+

ш 2

+

. . . + т,і

 

'

 

 

 

 

 

 

 

Уі"і1+у.2іп2+

 

...

+

уптп

 

 

 

 

 

 

 

J

tili +

"h

+

. . .

+

mn

 

 

 

 

 

 

 

39. Зная, что центр тяжести однородной

треугольной

пластинки

лежит в точке пересечения медиан,

выразить

координаты

центра

тяжести

через координаты

вершин

пластинки

 

(xi;

уі),

 

(xz;

yi),,

(xy,

Уі).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ore.

ж

+

 

 

 

у=аЖ±У1±Ш.ш

 

 

 

 

 

 


ГЛАВА II

ПРЯМАЯ ЛИНИЯ

§ 5. Понятие уравнения прямой линии. Уравнение прямой с угловым коэффициентом. 1. В предыдущей главе был рассмотрен вопрос об определении положе­ ния точки на плоскости при помощи чисел. Кроме того, там же были разобраны некоторые простые задачи, ре­ шение которых опиралось на применение этой идеи.

Однако метод координат находит применение не только в вопросах, связанных с рассмотрением положе­ ния отдельных точек. Оказывается, что расширение основной идеи — определения положения точки на плос­ кости при помощи координат — дает возможность изу­ чать геометрические образы (линии и поверхности) главным образом при помощи вычислений, а не мето­ дом построений, как это делается в элементарной гео­

метрии.- Решение этой задачи мы

начнем применительно

к простейшей линии, именно, к прямой.

 

2. Рассмотрим точку М(х;у),

перемещающуюся по

плоскости хОу; будем

называть

такую точку перемен­

ной. Ясно, что при каждом определенном

положении

точки M на плоскости

ее координаты (х; у)

будут иметь

определенные численные значения и что различным по­ ложениям точки M на плоскости будут отвечать и раз­ личные численные значения ее координат. Таким обра­

зом, координаты переменной точки являются

величи­

нами переменными; поэтому их называют

текущими

координатами.

 

3. Построим биссектрису угла хОу (рис.

10). Бис­

сектриса есть геометрическое место точек плоскости, равноудаленных от сторон угла. Следовательно, пере­ менная точка М(х;у) окажется лежащей на проведен­ ной биссектрисе только в том случае, когда ее текудіие

29



координаты

будут связаны равенством

 

 

У = х.

(1)

Отсюда

следует, что, например, точка Я (2; 2)

лежит

на биссектрисе, а точка Q(2;3) — на биссектрисе

не ле­

жит (см. рис. 10).

 

4. Условимся называть углом наклона прямой к оси

Ох угол, образуемый вращением положительно направ­ ленной части оси Ох около точки пересечения прямой с осью Ох, против движения ча­ совой стрелки, до совпадения с прямой (рис. 11).Угол накло­ на к оси Ох прямой, парал­ лельной этой оси, будем счи­ тать равным 0°. При таком ус­ ловии для угла ф наклона лю­ бой прямой к оси Ох доста­

 

точно рассматривать значения,

1 0 '

содержащиеся между 0° и 180°

 

( 0 ° < ф < 180°).

5. Пусть дана прямая, проходящая через начало ко­

ординат и образующая

с осью Ох угол наклона, равный

Ф (рис. 12). Предположим, что переменная точка М(х;у) плоскости лежит на этой прямой. Из прямо­ угольного треугольника ON M имеем NM = ON tg ф или (так как NM = у и ON = х)

 

y = xtgy.

(2)

Таким образом,

если переменная точка М(х;у) пло­

скости лежит на данной прямой, то ее текущие

коорди­

наты оказываются

связанными соотношением

(2). За­

метим, что соотношение (2) сохраняет силу и в том слу-

30


чае, когда переменная точка плоскости окажется лежа­ щей в начале координат: в этом случае х — О, у = 0, и так как O-tgcp = 0, то приходим к равенству 0 = 0-tgcp.

Будут ли текущие координаты точки M связаны со­ отношением (2), если точка M не лежит на данной пря­ мой? Пусть переменная точка занимает на плоскости положение, отмеченное на рис. 12 точкой Р. Для лю­ бой точки Р(х;у), не лежа­ щей, на данной прямой, отре­ зок ОР будет наклонен к оси Ох под углом, отличным от

угла ф. Поэтому QP Ф

¥=OQtgy, т. е. y¥=xtgq>.

Из

сказанного

вытекает,

 

 

 

что

переменная

точка

 

Рис.

12.

M (х; у)

плоскости

окажется

 

 

 

лежащей на данной прямой лишь

при том условии, что

ее текущие координаты будут

связаны соотношением

 

 

y = xtg

ф .

 

(2)

На

рис. 12 угол ср — острый. Полезно

убедиться,

что соотноше­

ние (2) остается справедливым для координат переменной точки,

лежащей

на

данной прямой и в том случае, когда ф — угол

тупой

(рис. 13). Действительно, из

прямоугольного

треугольника

ON M

имеем

A/M = ON tg (180° — ф)

или NM =

(—ÔN) tg ср.

Здесь

NM = у, а абсцисса х, будучи

отрицатель- .

 

 

ной, выразится

длиной

отрезка

ON, взятой

 

 

со знаком

—, т. е. х =. —ON. Следователь­

 

 

но, опять

получаем

 

 

 

 

 

 

 

 

 

у = X tg ф.

 

(2)

 

 

Нетрудно

убедиться, что

равен­

 

 

ство

(2)

остается

справедливым

 

 

для

всякого

другого

положения

 

 

точки

M на данной

прямой.

 

 

 

6.- Рассмотрим прямую,

проходя-

Рис. 13.

щую через начало координат и на­ клоненную к оси Ох под углом ф, тангенс которогоравен

3. Для этого частного случая соотношение

(2) примет

вид

 

 

 

или

г/ =

3дг,

 

у=0.

(3)

Зх

'31.,