Zadania.info
Największy internetowy zbiór zadań z matematyki
cornersUpL
cornersUpR

Zadania

Na skróty

Recenzje

Linki sponsorowane

cornersM

Linki sponsorowane

cornersR
Zadanie nr 9593247

Wierzchołki trójkąta ABC mają współrzędne: A = (− 6,4),B = (− 2,− 4),C = (3,1) . Napisz równanie okręgu, który jest styczny do prostej AC , a jego środek jest punktem przecięcia się wysokości trójkąta ABC .

Wersja PDF
Rozwiązanie

Rozpoczynamy oczywiście od szkicowego rysunku.


PIC


Sposób I

Aby znaleźć punkt H wspólny dla wysokości trójkąta musimy najpierw napisać równania tych wysokości. Rozpocznijmy od wyznaczenia równań boków AC i BC trójkąta ABC .

Najpierw równanie prostej AC . Szukamy prostej w postaci y = ax + b . Podstawiamy współrzędne punktów A i C i mamy

{ 4 = − 6a + b 1 = 3a + b.

Odejmujemy od drugiego równania pierwsze i mamy 9a = − 3 , czyli a = − 1 3 . Stąd b = 1− 3a = 2 i prosta AC ma równanie:  1 y = − 3x + 2 .

Szukamy teraz prostej BC w postaci y = ax + b . Podstawiamy współrzędne punktów B i C i mamy

{ − 4 = − 2a + b 1 = 3a + b.

Odejmujemy od drugiego równania pierwsze i mamy 5a = 5 , czyli a = 1 . Stąd b = 1− 3a = − 2 i prosta BC ma równanie: y = x − 2 .

Napiszemy teraz równania wysokości BH i AH – są to proste odpowiednio przechodzące przez B i A oraz prostopadłe do AC i BC .

Wysokość BH ma równanie postaci y = 3x + b (bo jest prostopadła do AC ). Współczynnik b wyznaczamy podstawiając współrzędne punktu B .

− 4 = −6 + b ⇒ b = 2.

Zatem BH : y = 3x + 2 .

Wysokość AH ma równanie postaci y = −x + b . Współczynnik b wyznaczamy podstawiając współrzędne punktu A .

4 = 6+ b ⇒ b = − 2.

Zatem AH : y = −x − 2 . Wyznaczamy teraz punkt wspólny H wysokości AH i BH .

{ y = −x − 2 y = 3x + 2.

Odejmujemy od drugiego równania pierwsze i mamy 0 = 4x + 4 , czyli x = − 1 . Stąd y = −x − 2 = − 1 i H = (− 1,− 1) .

Aby wyznaczyć promień okręgu obliczymy długość odcinka HE , gdzie E jest punktem styczności okręgu i boku AC (czyli punktem wspólnym wysokości BH i boku AC ). Wyznaczamy najpierw współrzędne punktu E .

{ y = 3x + 2 y = − 1x + 2 3

Odejmujemy od pierwszego równania drugie i mamy

 1 3x + 3x = 0,

czyli x = 0 i y = 3x + 2 = 2 . Zatem E = (0,2) i

r2 = HE 2 = (0+ 1)2 + (2+ 1)2 = 10.

Szukany okrąg ma więc równanie

 2 2 (x + 1) + (y + 1) = 10.

Sposób II

Równania wysokości trójkąta ABC można łatwo napisać korzystając ze wzoru na równanie prostej prostopadłej do wektora → v = [p,q] i przechodzącej przez punkt P = (x0,y0)

p(x − x0) + q(y − y0) = 0 .

W przypadku wysokości AH mamy

→v = −B→C = [3 + 2,1 + 4] = [5,5]

i P = A = (− 6,4) . Wysokość AH ma więc równanie

5(x + 6)+ 5(y − 4) = 0 / : 5 y = −x − 2.

W przypadku wysokości BH mamy

 −→ →v = AC = [3 + 6,1 − 4] = [9,− 3]

i P = B = (− 2,− 4) . Wysokość BH ma więc równanie

9(x + 2)− 3(y + 4) = 0 / : 3 3(x + 2)− (y+ 4) = 0 y = 3x + 2.

Wyznaczamy teraz punkt wspólny H tych dwóch wysokości.

{ y = −x − 2 y = 3x + 2.

Odejmujemy od drugiego równania pierwsze i mamy 0 = 4x + 4 , czyli x = − 1 . Stąd y = −x − 2 = − 1 i H = (− 1,− 1) .

Wyznaczmy jeszcze równanie prostej AC . Jako prostopadła do BH ma ona równanie postaci y = − 13x+ b . Współczynnik b wyznaczamy podstawiając współrzędne punktu A .

4 = 2+ b ⇒ b = 2.

Prosta AC ma więc równanie

y = − 1x + 2 /⋅ 3 3 x + 3y − 6 = 0.

Promień szukanego okręgu wyznaczymy korzystając ze wzoru na odległość punktu P = (x0,y0) od prostej Ax + By + C = 0 :

|Ax + By + C| ---0√------0-----. A 2 + B 2

W naszej sytuacji P = H = (−1 ,−1 ) , a prosta to AB : x + 3y − 6 = 0 . Mamy zatem

 --- HE = |−-1√-−-3-−-6|-= √10--= √ 10 . 1+ 9 10

Szukany okrąg ma więc równanie

 √ --- (x + 1)2 + (y + 1)2 = ( 1 0)2 = 10.

 
Odpowiedź: (x + 1)2 + (y + 1)2 = 10

Wersja PDF
Twoje uwagi
Nie rozumiesz fragmentu rozwiązania?
W rozwiązaniu jest błąd lub literówka?
Masz inny pomysł na rozwiązanie tego zadania?
Napisz nam o tym!