PŘÍMKA A JEJÍ VYJÁDŘENÍ V ANALYTICKÉ GEOMETRII

Podobné dokumenty
A[a 1 ; a 2 ; a 3 ] souřadnice bodu A v kartézské soustavě souřadnic O xyz

Rovnice přímky v prostoru

ANALYTICKÁ GEOMETRIE LINEÁRNÍCH ÚTVARŮ V ROVINĚ

11. VEKTOROVÁ ALGEBRA A ANALYTICKÁ GEOMETRIE LINEÁRNÍCH ÚTVARŮ

Analytická geometrie (AG)

11. VEKTOROVÁ ALGEBRA A ANALYTICKÁ GEOMETRIE LINEÁRNÍCH ÚTVARŮ. u. v = u v + u v. Umět ho aplikovat při

Parametrická rovnice přímky v rovině

Lingebraické kapitolky - Analytická geometrie

1. Přímka a její části

Příklady k analytické geometrii kružnice a vzájemná poloha kružnice a přímky

Matematika I, část I. Rovnici (1) nazýváme vektorovou rovnicí roviny ABC. Rovina ABC prochází bodem A a říkáme, že má zaměření u, v. X=A+r.u+s.

Odvození středové rovnice kružnice se středem S [m; n] a o poloměru r. Bod X ležící na kružnici má souřadnice [x; y].

3. ÚVOD DO ANALYTICKÉ GEOMETRIE 3.1. ANALYTICKÁ GEOMETRIE PŘÍMKY

6. ANALYTICKÁ GEOMETRIE

37. PARABOLA V ANALYTICKÉ GEOMETRII

Digitální učební materiál

Urci parametricke vyjadreni primky zadane body A[2;1] B[3;3] Urci, zda bod P [-3;5] lezi na primce AB, kde A[1;1] B[5;-3]

VZOROVÝ TEST PRO 3. ROČNÍK (3. A, 5. C)

1. Parametrické vyjádření přímky Přímku v prostoru můžeme vyjádřit jen parametricky, protože obecná rovnice přímky v prostoru neexistuje.

14. přednáška. Přímka

M - Příprava na 1. čtvrtletku pro třídu 4ODK

VEKTOR. Vymyslete alespoň tři příklady vektorových a skalárních fyzikálních veličin. vektorové: 1. skalární

Analytická geometrie lineárních útvarů

1.1 Napište středovou rovnici kružnice, která má střed v počátku soustavy souřadnic a prochází bodem

Rovnice přímky. s = AB = B A. X A = t s tj. X = A + t s, kde t R. t je parametr. x = a 1 + ts 1 y = a 2 + ts 2 z = a 3 + ts 3. t R

Analytická geometrie kvadratických útvarů v rovině

VZÁJEMNÁ POLOHA DVOU PŘÍMEK

M - Příprava na 12. zápočtový test

Definice Tečna paraboly je přímka, která má s parabolou jediný společný bod,

Zavedeme-li souřadnicový systém {0, x, y, z}, pak můžeme křivku definovat pomocí vektorové funkce.

ANALYTICKÁ GEOMETRIE LINEÁRNÍCH ÚTVARŮ V ROVINĚ

Lineární funkcí se nazývá každá funkce, která je daná rovnicí y = ax + b, kde a, b jsou reálná čísla.

1 Analytická geometrie

ANALYTICKÁ GEOMETRIE V ROVINĚ

DERIVACE. ln 7. Urči, kdy funkce roste a klesá a dále kdy je konkávní a

X = A + tu. Obr x = a 1 + tu 1 y = a 2 + tu 2, t R, y = kx + q, k, q R (6.1)

7.5.3 Hledání kružnic II

Projekt OPVK - CZ.1.07/1.1.00/ Matematika pro všechny. Univerzita Palackého v Olomouci

3) Vypočtěte souřadnice průsečíku dané přímky p : x = t, y = 9 + 3t, z = 1 + t, t R s rovinou ρ : 3x + 5y z 2 = 0.

Diferenciální počet 1 1. f(x) = ln arcsin 1 + x 1 x. 1 x 1 a x 1 0. f(x) = (cos x) cosh x + 3x. x 0 je derivace funkce f(x) v bodě x0.

3.2. ANALYTICKÁ GEOMETRIE ROVINY

Kapitola 5. Seznámíme se ze základními vlastnostmi elipsy, hyperboly a paraboly, které

VIDEOSBÍRKA DERIVACE

Rovnice přímky vypsané příklady. Parametrické vyjádření přímky

s p nazýváme směrový vektor přímky p, t je parametr bodu

2. Kinematika bodu a tělesa

Matematika 1 MA1. 1 Analytická geometrie v prostoru - základní pojmy. 4 Vzdálenosti. 12. přednáška ( ) Matematika 1 1 / 32

ANALYTICKÁ GEOMETRIE INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ. Tento projekt je spolufinancován Evropským sociálním fondem a státním rozpočtem České republiky

8. Parametrické vyjádření a. Repetitorium z matematiky

Analytická geometrie. c ÚM FSI VUT v Brně

VZÁJEMNÁ POLOHA DVOU PŘÍMEK V ROVINĚ

17 Kuželosečky a přímky

Občas se používá značení f x (x 0, y 0 ), resp. f y (x 0, y 0 ). Parciální derivace f. rovnoběžného s osou y a z:

Pedagogická poznámka: Celý obsah se za hodinu stihnout nedá. z ] leží na kulové ploše, právě když platí = r. Dosadíme vzorec pro vzdálenost:

Vzorce počítačové grafiky

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora. Průřezová témata Poznámky. Téma Školní výstupy Učivo (pojmy) volné rovnoběžné promítání průmětna

ICT podporuje moderní způsoby výuky CZ.1.07/1.5.00/ Matematika analytická geometrie. Mgr. Pavel Liška

3.4.2 Rovnováha Rovnováha u centrální rovinné silové soustavy nastává v případě, že výsledná síla nahrazující soustavu je rovna nule. Tedy. Obr.17.

ANALYTICKÁ GEOMETRIE INVESTICE DO ROZVOJE VZDĚLÁVÁNÍ

M - Analytická geometrie pro třídu 4ODK

Elementární křivky a plochy

Základy matematiky pro FEK

Analytická geometrie. přímka vzájemná poloha přímek rovina vzájemná poloha rovin. Název: XI 3 21:42 (1 z 37)

VIDEOSBÍRKA DERIVACE

SEZNAM ANOTACÍ. CZ.1.07/1.5.00/ III/2 Inovace a zkvalitnění výuky prostřednictvím ICT VY_32_INOVACE_MA4 Analytická geometrie

2. ANALYTICKÁ GEOMETRIE V PROSTORU Vektory Úlohy k samostatnému řešení... 21

KRUŽNICE, KRUH, KULOVÁ PLOCHA, KOULE

II. Zakresli množinu bodů, ze kterých vidíme úsečku délky 3 cm v zorném úhlu větším než 30 0 a menším než 60 0.

Gymnázium Česká a Olympijských nadějí, České Budějovice, Česká 64, 37021

VY_32_INOVACE_M-Ar 8.,9.20 Lineární funkce graf, definiční obor a obor hodnot funkce

Přijímací zkoušky z matematiky pro akademický rok 2017/18 NMgr. studium Učitelství matematiky ZŠ, SŠ

Kvadratickou funkcí se nazývá každá funkce, která je daná rovnicí. Definičním oborem kvadratické funkce je množina reálných čísel.

VEKTORY. Obrázek 1: Jediný vektor. Souřadnice vektoru jsou jeho průměty do souřadných os x a y u dvojrozměrného vektoru, AB = B A

5. Statika poloha střediska sil

Funkce - pro třídu 1EB

b) Po etní ešení Všechny síly soustavy tedy p eložíme do po átku a p ipojíme p íslušné dvojice sil Všechny síly soustavy nahradíme složkami ve sm

Funkce pro učební obory

ZÁKLADNÍ PLANIMETRICKÉ POJMY

Matematika I, část I Vzájemná poloha lineárních útvarů v E 3

6 Skalární součin. u v = (u 1 v 1 ) 2 +(u 2 v 2 ) 2 +(u 3 v 3 ) 2

Řešení geometrické úlohy spočívá v nalezení geometrického útvaru (útvarů) daných vlastností.

Diferenciál funkce dvou proměnných. Má-li funkce f = f(x, y) spojité parciální derivace v bodě a, pak lineární formu (funkci)

Matematika II, úroveň A ukázkový test č. 1 (2017) 1. a) Napište postačující podmínku pro diferencovatelnost funkce n-proměnných v otevřené

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora

Matematická analýza III.

Úterý 8. ledna. Cabri program na rýsování. Základní rozmístění sad nástrojů na panelu nástrojů

Systematizace a prohloubení učiva matematiky. Učebna s dataprojektorem, PC, grafický program, tabulkový procesor. Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora

3. Obecný rovinný pohyb tělesa

Kinematika rektifikace oblouku (Sobotkova a Kochaňského), prostá cykloida, prostá epicykloida, úpatnice paraboly.

2. Zapište daná racionální čísla ve tvaru zlomku a zlomek uveďte v základním tvaru. 4. Upravte a stanovte podmínky, za kterých má daný výraz smysl:

4. Statika základní pojmy a základy rovnováhy sil

Michal Zamboj. January 4, 2018

M - Příprava na 4. čtvrtletku - třídy 1P, 1VK.

Funkce a lineární funkce pro studijní obory

KRUHOVÁ ŠROUBOVICE A JEJÍ VLASTNOSTI

Funkce dvou a více proměnných

CVIČNÝ TEST 22. OBSAH I. Cvičný test 2. Mgr. Tomáš Kotler. II. Autorské řešení 6 III. Klíč 13 IV. Záznamový list 15

P L A N I M E T R I E

CVIČNÝ TEST 51. OBSAH I. Cvičný test 2. Mgr. Tomáš Kotler. II. Autorské řešení 6 III. Klíč 15 IV. Záznamový list 17

1. Kombinatorika 1.1. Faktoriál výrazy a rovnice

Transkript:

PŘÍMKA A JEJÍ VYJÁDŘENÍ V ANALYTICKÉ GEOMETRII V úvodu analytické geometrie jsme vysvětlili, že její hlavní snahou je popsat geometrické útvary (body, vektory, přímky, kružnice,...) pomocí čísel nebo proměnných. Jako prostředek k tomuto přechodu používáme soustavu souřadnic. Pak například zápis A [2 ;1] určuje polohu bodu A vzhledem k bodu O a souřadnicovým osám. V následující kapitole nás čeká určení polohy přímky v soustavě souřadnic. Přímka se skládá z nekonečného počtu bodů, proto její vyjádření již bude muset obsahovat proměnné a nebudeme hovořit o souřadnicích přímky, ale o rovnici přímky. S jednou z takovýchto rovnic jsme se již seznámili v prvním ročníku. Tehdy jsme přímku chápali jako graf lineární funkce. Př.1 Sestrojte graf funkce p : y=2 x 1. Celou situaci je ale možné chápat také obráceně a říct, že p: y=2 x 1 je rovnicí přímky v rovině. Princip použití proměnné ve vyjádření přímky přitom spočívá v tom, že za x dosazujeme postupně různá reálná čísla. Těm odpovídají v rovnici čísla y, která s příslušnými x určují souřadnice bodů. Takto získané body leží na přímce p. Kdybychom dosadili za x všechna reálná čísla, vzniklé body by vytvořily celou přímku p. V analytické geometrii se setkáme se třemi způsoby vyjádření přímky: a) parametrické vyjádření, b) obecná rovnice, c) směrnicový tvar rovnice přímky.

Parametrické vyjádření přímky Chceme li vyjádřit polohu přímky v soustavě souřadnic, je potřeba upřesnit její směr. K tomuto účelu můžeme použít vektor. Libovolný vektor s rovnoběžný s přímkou p nazýváme směrový vektor přímky. Na první pohled je ale zřejmé, že vektor sám o sobě k jednoznačnému určení polohy přímky nestačí (existuje řada přímek rovnoběžných s určitým vektorem). Aby bylo určení jednoznačné, postačí, abychom jako součást zadání uvedli ještě jeden bod, kterým přímka prochází. Př.2 Do připravené soustavy souřadnic zakreslete přímku p se směrovým vektorem s= 3 ; 5, která prochází bodem A [6 ;2]. Z předchozího příkladu vidíme, že určení polohy přímky pomocí směrového vektoru a jednoho bodu je jednoznačné. Slovní zadání přímky je však pro většinu úkolů, které nás budou čekat, nepraktické. Pokusíme se tedy vyjádřit přímku pomocí rovnice. Bude se muset jednat o rovnici, která bude platit pro souřadnice libovolného bodu X [x ; y], který na přímce leží (a pro souřadnice bodů mimo přímku naopak platit nebude). Na spodním obrázku je v soustavě souřadnic přímka p, zadaná směrovým vektorem s bodem A. Na přímce je náhodně zvoleno několik bodů ( X 1, X 2, X 3, X 4 ). Spolu s bodem A vytváří tyto body vektory. Bez ohledu na polohu bodu X můžeme říct, že vektor AX je... a

Můžeme tedy psát: AX=t s Chceme li z dané rovnice vyjádřit bod X, použijeme na levé straně vztah pro výpočet souřadnic vektoru AX. = t s X = Poslední rovnice platí pro libovolný bod přímky p a nazýváme ji parametrické vyjádření přímky p. Zpravidla tuto rovnici rozepisujeme pro jednotlivé souřadnic: x=x A t s x y=y A t s y ; t R Danou rovnici můžeme použít i v prostoru, kde ji pouze rozšíříme o z ovou souřadnici. z=z A t s z Číslo t plní v těchto rovnicích funkci parametru. Znamená to, že dosazováním různých čísel za t budeme dostávat souřadnice různých bodů ležících na přímce p.

Př.3 Je dána přímka p: x=7 3 t y=2 4 t ; t R. a) Určete její směrový vektor a souřadnice bodu A, kterým přímka prochází a který byl použit v jejím zadání. b) Vypište souřadnice několika dalších bodů přímky p. Za parametr t dosazujte například čísla 0 ;1;2; 2 ; 1 2. Všechny zjištěné údaje zakreslete do připravené soustavy souřadnic.

Př.4 Zapište parametrické vyjádření přímky p na obrázku. Př.5 Rozhodněte, zda body M [5;3]; N [ 31 2 ] ; 0 p: x= 5 3t y=7 2 t ;t R. leží na přímce

Z geometrického hlediska lze také přímku zadat pomocí dvou navzájem různých bodů, kterými přímka prochází. Jednou ze základních dovedností, které je potřeba zvládnout u každého způsobu zadání přímky, je zapsání rovnice přímky procházející dvěma body. Př.6 Zapište parametrické vyjádření přímky procházející body A [2 ; 5]; B[ 2 ; 9]. Při řešení řady geometrických problémů budeme potřebovat vést určitým bodem s přímkou rovnoběžku, případně vést z určitého bodu k přímce kolmici. Zvládnutí těchto dovedností nám později umožní počítat vzdálenost bodu od přímky, určovat obsah rovinných obrazců apod. Př.7 Bodem K [3 ; 8] veďte přímku q rovnoběžnou s přímkou p: x=3 4 t y=5 t ;t R. Př.8 Z bodu L [0 ; 1] veďte přímku q kolmo na přímku p: x=3 2 t y=7 7 t ;t R.

Obecná rovnice přímky Od parametrického vyjádření se liší tím, že neobsahuje parametr t. Máme li k dispozici parametrické vyjádření přímky, můžeme obecnou rovnici získat vyloučením parametru t. Celý postup si vyzkoušíme na následujícím příkladu. Př.9 Z parametrického vyjádření přímky p: x=3 2 t y=7 7 t ;t R vylučte parametr t. Každou přímku p v rovině je tedy možné vyjádřit rovnicí tvaru a x b y c=0 ; a, b,c R, kde alespoň jedno z čísel a, b je různé od nuly. Tuto rovnici nazýváme obecnou rovnicí přímky. Př.10 Koeficienty a, b v obecné rovnici přímky určují souřadnice jistého vektoru n. Zapište souřadnice tohoto vektoru u přímky v minulém příkladu a zjistěte, jaký je vztah vektoru n k přímce p.

Abychom se přesvědčili, že zjištěná skutečnost není náhodná provedeme převod parametrického vyjádření na obecnou rovnici přímky ještě jednou, tentokrát obecně. Př.11 Parametrické vyjádření přímky p: x= x A t s x y=y A t s y ;t R převeďte na obecnou rovnici vyloučením parametru t. Vidíme, že pro souřadnice vektoru n obecně platí n=( ; ). Určíme li skalární součin vektorů n s =, zjišťujeme, že vektory n a s jsou kolmé vždy. Můžeme tedy říci, že koeficienty a, b v obecné rovnici přímky určují souřadnice vektoru n= a ;b, který je k dané přímce kolmý a nazývá se normálový vektor přímky. Této skutečnosti je možné využít k nalezení obecné rovnice přímky bez vyloučení parametru t. Př.12 Nalezněte obecnou rovnici přímky p: x= 5 4 t y=1 5t ; t R pomocí normálového vektoru.

Př.13 Nalezněte obecnou rovnici přímky p procházející body A [7 ; 2], B [1; 6]. Př.14 Nalezněte obecnou rovnici osy o úsečky KL. K [ 3 ; 2 ], L [ 7; 0 ]. Náčrt:

Př.15 Přímka p je dána obecnou rovnicí p: 5 x 6 y 3=0. Nalezněte její parametrické vyjádření. Př.16 Z bodu K [ 1 ; 5] veďte kolmici q k přímce p: x 3 y 1=0.

V závěru tohoto odstavce si ještě vysvětleme, co pro rovnici přímky znamená, jestliže v obecné rovnici jedna z proměnných chybí. Př.17 Do připravené soustavy souřadnic sestrojte přímky p : x 2=0 a q: y 4=0. Přímky p a q je také možné přepsat do tvaru p: x= 2 a q: y=4. Obecně pak můžeme říci že: a) přímka p o rovnici p : x=m je... a číslo m určuje její... b) přímka q o rovnici q: y=n je... a číslo n určuje její... Př.18 Bodem M [5 ; 1] veďte přímky p a q po řadě rovnoběžné se souřadnicovými osami.

Směrnicový tvar rovnice přímky Směrnicový tvar rovnice přímky získáme z obecné rovnice vyjádřením proměnné y. Př.19 Přímka p je dána obecnou rovnicí p:5 x 4 y 10=0. V uvedené rovnici vyjádřete y. Můžeme tedy říct, že každou přímku p v rovině, která není rovnoběžná s osou y je tedy možné vyjádřit rovnicí tvaru y=k x q ; k, q R. Číslo k se nazývá směrnice a celé vyjádření nazýváme směrnicový tvar rovnice přímky. Čísla k a q přitom mají jistý geometrický význam, který si ukážeme na následujících úkolech: Př.20 U přímky p : y=k x q určete souřadnice jejího průsečíku s osou y. Můžeme tedy říct, že číslo q ve směrnicovém tvaru rovnice přímky nám určuje souřadnice průsečíku přímky s osou y.

Př.21 Vyberme libovolný bod A [x A ; y A ] ležící na přímce p : y=k x q. Vyjádřete směrnici k pomocí souřadnic tohoto bodu a s pomocí připraveného obrázku vysvětlete geometrický význam směrnice k. Můžeme tedy říct, že směrnice určuje...... a píšeme k = Pozn.: Směrnicový tvar rovnice přímky nachází využití zejména v diferenciálním počtu, kde pomocí derivace určujeme směrnici tečny ke grafu v libovolném bodě a vlastně tak vyšetřujeme sklon křivky. Se směrnicovým tvarem je výhodné pracovat v úlohách týkajících se směrového úhlu.

Př.22 U přímky p : y= 4 3 x 7 3 a směrový úhel. určete souřadnice průsečíků se souřadnicovými osami Př.23 Zapište rovnici přímky p se směrovým úhlem 135 0, která prochází bodem A [ 3 2 ]. Př.24 Zapište směrnicový tvar rovnice přímky procházející body A [ 2 ; 6], B[ 1; 4]. 1.způsob: přes obecnou rovnici

2.způsob: přes směrnici Př.25 Určete směrový vektor přímky p : y= 2 5 x 1 20.