Учебник. Решение задач векторным методом




Решение задач векторным методом

При решении геометрических задач векторным методом нужно от геометрической постановки задачи перейти к ее векторному описанию. Затем, пользуясь свойствами векторов и операций над ними, найти некоторые векторные соотношения, отражающие данные и условия задачи, из которых можно получить решение задачи. Рассмотрим несколько примеров.

Задача 1. Доказать, что отрезок, соединяющий середины диагоналей трапеции, параллелен ее основаниям.

Пусть M и N – середины диагоналей трапеции ABCD (см. рис. 11.4.1). Покажем, что MN || AD. Для этого достаточно показать, что MN ⟶  коллинеарен AD ⟶ .

Так как M и N – середины отрезков AC и BD, то AM ⟶ = 1 2 AC ⟶ = 1 2 ( AB ⟶ + BC ⟶ ), AN ⟶ = 1 2 ( AB ⟶ + AD ⟶ ). Следовательно, MN ⟶ = AN ⟶ - AM ⟶ = 1 2 ( AB ⟶ + AD ⟶ ) - 1 2 ( AB ⟶ + BC ⟶ ) = 1 2 ( AD ⟶ - BC ⟶ ) . Но BC ⟶  коллинеарен вектору AD ⟶ , поэтому λ AD ⟶ = BC ⟶ . Тогда MN ⟶ = 1 2 ( AD ⟶ -λ AD ⟶ ) = 1 2 ( 1-λ ) AD ⟶ =k AD ⟶ , то есть MN ⟶  коллинеарен AD ⟶ , что и требовалось доказать.

Задача 2. Разделить данный отрезок AB в данном отношении m : n, то есть найти точку M∈AB, такую, что AM : MB = m : n.

Очевидно, что M∈AB делит отрезок AB в заданном отношении m : n тогда и только тогда, когда AM ⟶ = m n MB ⟶ . Кроме того, OA ⟶ + AM ⟶ = OM ⟶ ;  OM ⟶ + MB ⟶ = OB ⟶ . Отсюда AM ⟶ = OM ⟶ - OA ⟶ ;  MB ⟶ = OB ⟶ - OM ⟶ . Подставляя в исходное соотношение, имеем OM ⟶ - OA ⟶ = m n ( OB ⟶ - OM ⟶ ) , откуда находим OM ⟶ = n n+m OA ⟶ + m n+m OB ⟶ . В частности, если M – середина отрезка AB, то m = n, и получим OM ⟶ = 1 2 OA ⟶ + 1 2 OB ⟶ .

Если точки A и B заданы своими координатами в некоторой декартовой системе координат ( O,  e 1 ⟶ ,  e 2 ⟶ ) , то, используя формулу, можно легко найти координаты точки M в той же системе координат. Векторное равенство равносильно числовым равенствам x= n m+n x 1 + m m+n x 2 ;  y= n m+n y 1 + m m+n y 2 , где ( x 1 ,  y 1 )  и ( x 2 ,  y 2 )  – координаты концов отрезка AB, а x и y – координаты искомой точки M.

В частности, когда точка M является серединой отрезка AB, получаем x= x 1 + x 2 2 ,  y= y 1 + y 2 2 . Таким образом, мы векторным путем получили результаты, полученные нами ранее в § 10.2 (см. теоремы 10.3 и 10.4).



 

Смотрите также: Математика, Английский язык, Химия, Биология, Физика, География, Астрономия.
А также: библиотека ЭОРов и образовательный онлайн-сервис с тысячами интерактивных работ "Облако знаний".

 

 

 

© Физикон, 1999-2015