§2. Координаты точки на плоскости
Математика
Математика
§2. Координаты точки на плоскости
5. Решение задач.
Задача.
Дан треугольник
; найти центр окружности, описанной около этого треугольника.
Решение:
Примем точку
за начало координат, ось абсцисс направим от
к
. Тогда точка
будет иметь координаты
, где
— длина отрезка
.
Пусть точка
имеет координаты
, а центр искомой окружности — координаты
,
. Радиус этой окружности обозначим через
. Запишем в координатах, что точки
,
и
лежат на искомой окружности:
Каждое из этих условий выражает тот факт, что расстояние точек
,
и
от центра окружности
равно радиусу. Эти условия легко получить, если записать уравнение искомой окружности (окружности с центром в
и радиусом
), т. е.
а затем в это уравнение вместо
и
подставить координаты точек
,
и
, лежащих на этой окружности.
Эта система трех уравнений с тремя неизвестными легко решается, и мы получаем:
Задача решена, так как мы нашли координаты центра.
Заметьте, что при решении этой задачи мы не прибегали к чертежу.
Отметим, что заодно мы получили формулу для вычисления радиуса окружности, описанной около треугольника. Эту формулу можно упростить, заметив, что
а число
равно высоте треугольника
, опущенной из вершины
. Если обозначить длины сторон
и
треугольника соответственно через
и
, то формула для радиуса примет красивый и удобный вид:
Заметим, что
, где
—площадь треугольника
, и тогда перепишем нашу формулу в виде:
Приведем задачу, которая интересна тем, что геометрическое решение ее довольно сложно; если же перевести ее на язык координат, решение становится совсем простым.
Задача.
На плоскости даны точки
и
; найти геометрическое место точек
, удаленных от
вдвое больше, чем от
.
Решение:
Выберем систему координат на плоскости так, чтобы начало координат попало в точку
, а положительная полуось абсцисс пошла по
. За единицу масштаба возьмем отрезок
. Тогда точка
будет иметь координаты
, точка
— координаты
. Координаты точки
обозначим через
. Условие
записывается в координатах так:
Мы получили уравнение искомого геометрического местa точек. Чтобы понять, какое множество описывается этим уравнением, мы преобразуем его так, чтобы оно приняло знакомый вам вид. Возведя обе части в квадрат, раскрывая скобки и приводя подобные члены, получаем равенство
.Это равенство можно переписать так:
,или так:
.Вы уже знаете, что это уравнение является уравнением окружности с центром в точке
и радиусом, равным
. Это значит, что наше геометрическое место точек является окружностью.
Для нашего решения несущественно, что
именно в два раза больше
, поэтому на самом деле решена общая задача. Именно доказано, что геометрическое место точек, отношение расстояний которых до данных точек
и
постоянно:

(
— заданное положительное число, не равное
), является окружностью.
Мы исключили случай
; вы, конечно, знаете, что в этом
случае геометрическое место (15) является прямой (точка
равноудалена от
и
). Докажите это аналитически.
Чтобы убедиться в силе метода координат, попробуйте решить эту же задачу геометрически.
Указание. Проведите из точки
биссектрисы внутреннего и
внешнего углов треугольника
. Пусть
и
— точки пересечения этих биссектрис с прямой
. Докажите, что положение этих точек не зависит от выбора точки на искомом геометрическом месте
точек. Докажите, что угол
равен
.
Надо заметить, что с такими задачами умели справляться еще древние греки. Геометрическое решение этой задачи помещено в трактате «О кругах» древнегреческого математика Аполлония (II век до и. э.).
Задача.
Решите самостоятельно такую задачу. Найти геометрическое место точек
, разность. квадратов расстояний которых до двух данных точек
и
равна данной величине
. При каких
задача имеет решение?














