3.3. ANALYTICKÁ GEOMETRIE KRUŽNICE A KOULE

Podobné dokumenty
3.6. ANALYTICKÁ GEOMETRIE PARABOLY

3.2. ANALYTICKÁ GEOMETRIE ROVINY

3. ÚVOD DO ANALYTICKÉ GEOMETRIE 3.1. ANALYTICKÁ GEOMETRIE PŘÍMKY

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

Kulová plocha, koule, množiny bodů

3.3. EXPONENCIÁLNÍ A LOGARITMICKÁ ROVNICE A NEROVNICE

KRUŽNICE, KRUH, KULOVÁ PLOCHA, KOULE

2.6. VLASTNÍ ČÍSLA A VEKTORY MATIC

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

17 Kuželosečky a přímky

1.4. VEKTOROVÝ SOUČIN

Příklady k analytické geometrii kružnice a vzájemná poloha kružnice a přímky

MATEMATIKA III. π π π. Program - Dvojný integrál. 1. Vypočtěte dvojrozměrné integrály v obdélníku D: ( ), (, ): 0,1, 0,3, (2 4 ), (, ) : 1,3, 1,1,

4.3. GONIOMETRICKÉ ROVNICE A NEROVNICE

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

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

ANALYTICKÁ GEOMETRIE LINEÁRNÍCH ÚTVARŮ V ROVINĚ

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

ANALYTICKÁ GEOMETRIE HYPERBOLY

POŽADAVKY pro přijímací zkoušky z MATEMATIKY

Základy matematiky pracovní listy

Matematika PRŮŘEZOVÁ TÉMATA

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

14. přednáška. Přímka

Analytická geometrie (AG)

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

8. Parametrické vyjádření a. Repetitorium z matematiky

1 Analytická geometrie

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora

Cvičení z matematiky jednoletý volitelný předmět

CVIČNÝ TEST 5. OBSAH I. Cvičný test 2. Mgr. Václav Zemek. II. Autorské řešení 6 III. Klíč 17 IV. Záznamový list 19

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

RNDr. Zdeněk Horák IX.

1. Přímka a její části

Gymnázium, Brno, Elgartova 3

Opakování k maturitě matematika 4. roč. TAD 2 <

TEMATICKÝ PLÁN VÝUKY

Požadavky k opravným zkouškám z matematiky školní rok

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

Gymnázium Jiřího Ortena, Kutná Hora

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

Analytická geometrie kvadratických útvarů v rovině

Mgr. Ladislav Zemánek Maturitní okruhy Matematika Obor reálných čísel

Matematika NÁRODNÍ SROVNÁVACÍ ZKOUŠKY DUBNA 2017

4. GONIOMETRICKÉ A CYKLOMETRICKÉ FUNKCE, ROVNICE A NEROVNICE 4.1. GONIOMETRICKÉ FUNKCE

Úlohy k přednášce NMAG 101 a 120: Lineární algebra a geometrie 1 a 2,

PŘÍKLADY K MATEMATICE 2

Matematická analýza III.

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

volitelný předmět ročník zodpovídá CVIČENÍ Z MATEMATIKY 8. MACASOVÁ Učivo obsah

Základy matematiky kombinované studium /06

V tomto předmětu se využívá stejných výchovných a vzdělávacích strategií jako v předmětu Matematika. Gymnázium Pierra de Coubertina, Tábor

B) výchovné a vzdělávací strategie jsou totožné se strategiemi vyučovacího předmětu Matematika.

ANALYTICKÁ GEOMETRIE LINEÁRNÍCH ÚTVARŮ V ROVINĚ

Analytická geometrie přímky, roviny (opakování středoškolské látky) = 0. Napište obecnou rovnici. 8. Jsou dány body A [ 2,3,

obecná rovnice kružnice a x 2 b y 2 c x d y e=0 1. Napište rovnici kružnice, která má střed v počátku soustavy souřadnic a prochází bodem A[-3;2].

Rovnice s neznámou ve jmenovateli a jejich užití

11. VEKTOROVÁ ALGEBRA A ANALYTICKÁ GEOMETRIE LINEÁRNÍCH ÚTVARŮ

CVIČNÝ TEST 9 OBSAH. Mgr. Václav Zemek. I. Cvičný test 2 II. Autorské řešení 5 III. Klíč 17 IV. Záznamový list 19

Určete a graficky znázorněte definiční obor funkce

MATEMATIKA Maturitní témata společná část MZ základní úroveň (vychází z Katalogu požadavků MŠMT)

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

Rovnice, soustavy rovnic, funkce, podobnost a funkce úhlů, jehlany a kužely

Učební plán 4. letého studia předmětu matematiky. Učební plán 6. letého studia předmětu matematiky

Základní topologické pojmy:

ANALYTICKÁ GEOMETRIE PARABOLY

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.

MATURITNÍ TÉMATA Z MATEMATIKY

Požadavky na konkrétní dovednosti a znalosti z jednotlivých tematických celků

f(x) = arccotg x 2 x lim f(x). Určete všechny asymptoty grafu x 2 2 =

Vzorce počítačové grafiky

7.5.1 Středová a obecná rovnice kružnice

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

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

ANALYTICKÁ GEOMETRIE V ROVINĚ

VZÁJEMNÁ POLOHA DVOU PŘÍMEK

Matematika. ochrana životního prostředí analytická chemie chemická technologie Forma vzdělávání:

Analytická geometrie. c ÚM FSI VUT v Brně

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

Parametrická rovnice přímky v rovině

Lineární algebra : Metrická geometrie

PŘÍMKA A JEJÍ VYJÁDŘENÍ V ANALYTICKÉ GEOMETRII

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

Maturitní témata z matematiky

vzdělávací oblast vyučovací předmět ročník zodpovídá MATEMATIKA A JEJÍ APLIKACE MATEMATIKA 8. MARKUP Druhá mocnina a odmocnina FY Tabulky, kalkulátor

4.2. CYKLOMETRICKÉ FUNKCE

Cvičné texty ke státní maturitě z matematiky

Název: Práce s parametrem (vybrané úlohy)

Křivky kolem nás. Webinář. 20. dubna 2016

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

Maturitní otázky z předmětu MATEMATIKA

Základní škola Blansko, Erbenova 13 IČO

Rovnice přímky v prostoru

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

Vyučovací předmět: CVIČENÍ Z MATEMATIKY. A. Charakteristika vyučovacího předmětu.

8 Plochy - vytvoření, rozdělení, tečná rovina a normála. Šroubové plochy - přímkové, cyklické. Literatura:

ANALYTICKÁ GEOMETRIE ELIPSY

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

Digitální učební materiál

Pythagorova věta Pythagorova věta slovní úlohy. Mocniny s přirozeným mocnitelem mocniny s přirozeným mocnitelem operace s mocninami

Transkript:

3.3. ANALYTICKÁ GEOMETRIE KRUŽNICE A KOULE V této kapitole se dozvíte: jak popsat kružnici a kruh v rovině; jak určit vzájemnou polohu bodu nebo a kružnice, resp. bodu a kruhu; jakými metodami určit vzájemnou polohu přímky a kružnice; jak popsat kulovou plochu a kouli v prostoru; jak určit vzájemnou polohu bodu a kulové plochy, resp. bodu a koule; jakými metodami určit vzájemnou polohu přímky nebo roviny a kulové plochy. Klíčová slova této kapitoly: středová rovnice, obecná rovnice, parametrická rovnice, kružnice, kruh, kulová plocha, koule, vzájemná poloha. Čas potřebný k prostudování učiva kapitoly: 0,5 + 1,0 hodiny (teorie + řešení příkladů)

Kružnice v rovině. Kružnice se středem v bodě S [ s, s ] = a poloměrem r je dána rovnicí 1 Jedná se o tzv. středovou rovnici kružnice. Obecnou rovnicí kružnice je ( ) ( ) 1 x s + y s = r. x y ax by c + + + + = 0, ovšem jen tehdy, jestliže se dá převést na středovou rovnici kružnice (s reálným poloměrem). Parametrickou rovnicí kružnice je vyjádření x= s1 + rcost, y = s1 + rsin t, kde reálný parametr t probíhá hodnoty 0 t < π. Kruh v rovině. Kruh v rovině je analyticky vyjádřen nerovnicí ( ) ( ) 1 x s + y s r nebo + + + + 0, x y ax by c kde význam jednotlivých veličin a komentář je obdobný jako u kružnice. Vzájemná poloha bodu a kružnice, resp. kruhu. Bod je prvkem kružnice, resp. kruhu, jestliže jeho souřadnice vyhovují rovnici, resp. nerovnici tohoto útvaru. Vzájemná poloha přímky a kružnice. Nechť je dána kružnice ( S; ) k r a přímka p: ax+ by+ c= 0. Mohou nastat tři případy: 1. Přímka p je sečnou kružnice k d( S, p) < r;. Přímka p je tečnou kružnice k d( S, p) = r; 3. Přímka p je nesečnou kružnice k d( S, p) > r. Je zřejmé, že vzájemnou polohu přímky a kružnice vyšetříme nejjednodušeji pomocí vzdálenosti d( S, p ) středu kružnice S = [ s1, s] od přímky p. Druhou možností, jak zjistit polohu přímky a kružnice, je nalézt průnik obou útvarů jako řešení soustavy jejich rovnic.

Rovnice kulové plochy v prostoru. Kulová plocha v prostoru je analogií kružnice v rovině. Kulová plocha se středem v bodě S = s, s, s a poloměrem r je dána rovnicí [ ] 1 3 ( ) ( ) ( ) 1 3 x s + y s + z s = r. Jedná se o tzv. středovou rovnici kulové plochy. Obecná rovnice kulové plochy má tvar + + + + + + = 0, x y z ax by cz d ovšem jen tehdy, jestliže se dá převést na středovou rovnici kulové plochy (s reálným poloměrem). Koule v prostoru. Koule v prostoru je analogií kruhu v rovině. Analyticky je koule vyjádřena nerovnicí ( ) ( ) ( ) 1 3 x s + y s + z s r nebo + + + + + + 0, x y z ax by cz d kde význam jednotlivých veličin a komentář je obdobný jako u kulové plochy. Vzájemná poloha bodu a kulové plochy, resp. koule. Bod je prvkem kulové plochy, resp. koule, jestliže jeho souřadnice vyhovují rovnici, resp. nerovnici tohoto útvaru. Vzájemná poloha přímky a kulové plochy. Nechť je dána kulová plocha ( S; r) ϕ a přímka p: r = a+ tu, t R. Mohou nastat tři případy: 1. Přímka p je sečnou kulové plochy ϕ d( S, p) < r;. Přímka p je tečnou kulové plochy ϕ d( S, p) = r; 3. Přímka p je nesečnou kulové plochy ϕ d( S, p) > r. Veličina d( S, p ) představuje vzdálenost středu kulové plochy S [ s, s, s ] = od přímky p. 1 3 Vypočítat vzdálenost bodu od přímky v prostoru není sice obtížné, je ale třeba znát příslušný vzorec (viz kapitolu Analytická geometrie přímky ). Pokud ho neznáme, můžeme jako obvykle u tohoto typu úloh, použít průniku obou útvarů. Postup řešení pomocí průniku spočívá v dosazení za souřadnice x, y, z z parametrického vyjádření přímky p. do rovnice kulové plochy ϕ. Tím dostaneme kvadratickou rovnici pro reálný parametr t, která může mít, jak víme, dvě řešení (sečna), jedno řešení (tečna) nebo žádné řešení (nesečna).

Vzájemná poloha roviny a kulové plochy. Jedná se o velmi přesnou analogii vzájemné polohy přímky a kružnice. Nechť je dána kulová plocha ϕ ( S; r) a rovina ρ : ax + by + cz + d = 0. Mohou nastat tři případy: d S, ρ < r; 1. Rovina ρ je sečnou kulové plochy ϕ ( ). Rovina ρ je tečnou ke kulové ploše ϕ d( S, ) 3. Rovina ρ je nesečnou kulové plochy ϕ d( S, ) ρ = r ; ρ > r. as1+ bs + cs3+ d Veličina d ( S, ρ ) = představuje vzdálenost středu kružnice S=[ s 1, s, s 3] od a + b + c roviny ρ. Druhou možností, zde méně vhodnou, jak zjistit polohu roviny a kulové plochy, je nalézt průnik obou útvarů jako řešení soustavy jejich rovnic a určit vzájemnou polohu podle počtu nalezených společných bodů: bodů sečna, 1 bod tečna, 0 bodů nesečna. Shrnutí kapitoly: Kružnici v rovině popisujeme středovou nebo obecnou rovnicí. Je ovšem také možné popsat kružnici i další útvary parametrickou rovnicí. Kruh v rovině popisujeme nerovnicí, kterou dostaneme ze středové nebo obecné rovnice kružnice změnou znaménka = na znaménko. Bod je prvkem kružnice, resp. kruhu, pokud splňuje její rovnici, resp. jeho nerovnici. Přímka může být sečnou, tečnou nebo nesečnou kružnice. Nejjednodušeji o tom rozhodneme určením vzdálenosti přímky od středu kružnice nebo také výpočtem průniku obou útvarů. Kulovou plochu v prostoru popisujeme středovou nebo obecnou rovnicí. Kouli v rovině popisujeme nerovnicí, kterou dostaneme ze středové nebo obecné rovnice kulové plochy změnou znaménka = na znaménko. Bod je prvkem kulové plochy, resp. koule, pokud splňuje její rovnici, resp. nerovnici. Přímka nebo rovina může být sečnou, tečnou nebo nesečnou kulové plochy. Nejjednodušeji o tom rozhodneme určením vzdálenosti přímky či roviny od středu kulové plochy nebo také výpočtem průniku obou útvarů.

Otázky: Jaké znáte způsoby popisu kružnice v rovině? Formulujte středovou, obecnou a parametrickou rovnici kružnice. Jaké znáte způsoby popisu kruhu v rovině? Jaký je vztah mezi popisem kružnice a kruhu? Jakou vzájemnou polohu mohou mít bod a kružnice, resp. bod a kruh? Jak ji určíme? Jakou vzájemnou polohu mohou mít přímka a kružnice? Jak ji nejsnadněji určíme? Jaké znáte způsoby popisu kulové plochy v prostoru? Formulujte středovou a obecnou rovnici kulové plochy. Jaké znáte způsoby popisu koule v rovině? Jaký je vztah mezi popisem kulové plochy a koule? Jakou vzájemnou polohu mohou mít bod a kulová plocha, resp. bod a koule? Jak ji určíme? Jakou vzájemnou polohu mohou mít přímka nebo rovina a kulová plocha? Jakými metodami ji určíme? Příklad 1. Rozhodněte, zda se jedná o rovnici kružnice: a) x y = 9 ;.b) x y 9 e) x + y + x 4y+ 1= 0. + = ; c) ( x ) ( y ) + + 1 4= 0;d) + + 4 + 6= 0; x y x y Příklad. Určete vzájemnou polohu přímky p a kružnice k : a) k:( x ) ( y ) b) k: ( x 1) ( y ) c) k: ( x 1) ( y ) 1 + + = 9, p: x 1 = 0 ; + + =, p: x y = 0 ; 9 + + =, p: x+ y 6 = 0. Příklad 3. Rozhodněte, zda se jedná o rovnici kulové plochy: a) x + y + z + x 4z+ 1= 0; b) c) 9 + + + 8 + + 18 = 0 ; x y z x y z + + + 8 + + 17 = 0. x y z x y z

Příklad 4. Určete vzájemnou polohu přímky p a kulové plochy ϕ : = = =, ( x ) y ( z ) = = =, ( x ) y ( z ) a) p: x t, y t, z t b) p: x 4 t, y t, z 3t Příklad 5. ϕ: 3 + + 4 = 5; ϕ: 3 + + 4 = 5. Určete vzájemnou polohu roviny ρ a kulové plochy ϕ : a) ρ : x y z 1 0 + + =, ( x ) ( y ) ( z ) z+ =, ( x ) ( y ) ( z ) b) ρ : y 1 0 c) ρ : x 1y z 3 0 ϕ: 1 + + + 3 = 3; ϕ: 1 + + + + 1 = 0,01; 4 + + =, :( x 1) ( y 1) ( z ) ϕ + + =. 9 Řešení příkladů: 1a) ne; 1b) ano, S = [0, 0], r = 3 ; 1c) ano, S = [, 1], r = ; 1d) ne; 1e) ano, S = [ 1, ], r =. a) sečna; b) tečna; c) nesečna. 3a) ano, S = [ 1, 0, ], r = ; 3b) ne; 3c) ano, 4a) sečna; 4b) tečna. 5a) tečna; 5b) sečna; 5c) tečna. 1 1 S= 1, 4,, r =. Další zdroje: 1. POLÁK, J. Přehled středoškolské matematiky. 6. vyd. Praha: Prometheus, 1997.. POLÁK, J. Středoškolská matematika v úlohách I. 1. vyd. Praha: Prometheus, 1996. 3. POLÁK, J. Středoškolská matematika v úlohách II. 1. vyd. Praha: Prometheus, 1996. 4. REKTORYS, K. a spol. Přehled užité matematiky. 6. přepr. vyd. Praha: Prometheus, 1995. ZÁVĚR: [Tady klepněte a pište]