Сборник задач по аналитической геометрии. Д.В.Клетеник

Д.В.Клетеник

"Сборник задач по аналитической геометрии". М., Наука, Физматлит, 1998.

Предисловие к первому изданию

Настоящий сборник задач соответствует курсу аналитической геометрии тех факультетов высших технических учебных заведений, где действуют нормальные программы по физико-математическим и общетехническим дисциплинам, и совершенно не содержит задач по разделам аналитической геометрии, не входящим в программу втузов. При составлении сборника автор обращал особое внимание на потребности теоретической механики, поскольку она является первым и непосредственным потребителем материала аналитической геометрии.

Использование этого сборника на факультетах экономического, химического и сельскохозяйственного профилей не исключается; однако ни в расположении, ни в подборе задач специфика этих факультетов не учитывалась.

По основным вопросам аналитической геометрии, входящим в программу втузов, дано задач несколько больше того, что обычно предлагается студентам на групповых занятиях и на дом. Тем самым при использовании сборника руководители практических занятий будут иметь возможность выбора материала, а домашние задания смогут давать в нескольких вариантах. Особенно значительный по объёму § 16 ("Окружность") включает комбинированные задачи на уравнения окружности и прямой, что дает возможность повторить один из наиболее важных разделов курса - уравнение прямой на плоскости.

После изучения теории линий второго порядка полезно давать студентам индивидуальное домашнее задание - на приведение общего уравнения второй степени к каноническому виду; в § 22 содержится достаточное количество аналогичных задач с различными числовыми данными.

Имея в виду студентов заочных институтов и лиц, изучающих высшую математику самостоятельно, автор в начале каждой главы даёт, кроме списка формул, также все основные определения и формулировки теорем.

Настоящий сборник задач составлен применительно к учебнику Н. В. Ефимова "Краткий курс аналитической геометрии"; при составлении сборника учитывались последовательность изложения материала в книге Н. В. Ефимова и употребляемая в ней символика.

Считаю своим долгом выразить благодарность коллективу кафедры высшей математики Московского лесотехнического института за помощь при составлении этого сборника и за критику первого варианта рукописи.

Д. Клетеник

Предисловие ко второму изданию

Для второго издания сборник задач переработан и дополнен. Наиболее существенной переработке подверглась первая часть задачника ("Аналитическая геометрия на плоскости"). Значительно изменён характер главы 1 ("Простейшие задачи аналитической геометрии на плоскости") и главы 3 ("Линии первого порядка"). Здесь изменения имеют принципиальный характер, поскольку во втором издании в первой части исключено понятие свободного вектора. Значительно переделана также глава 5 (в основном посвящённая общей теории линий второго порядка). Переработка этой главы направлена к тому, чтобы выдвинуть на первый план уравнения центральных кривых второго порядка (упрощение которых наиболее существенно для теоретической механики). Количество задач во всех разделах значительно увеличено (в первом издании задачник содержал 920 задач, в новом-1261). Увеличение объёма задачника произведено в значительной степени за счёт включения комбинированных и более сложных задач.

В новом издании задачник, сохраняя тесную связь с курсом аналитической геометрии Н. В. Ефимова (2-е издание), полностью приспособлен для использования с курсом И. И. Привалова. Считаю своим долгом выразить благодарность Н. Т. Хроленко за оказанную мне помощь при проверке ответов.

Д. Клетеник

Часть 1. Аналитическая геометрия на плоскости

Глава 1. Простейшие задачи аналитической геометрии на плоскости

Глава 1. Ось и отрезок оси. Координаты на прямой

1

Построить точки А(3), В(5), С(-1), D(2/3), Е(-3/7),, .

2

Построить точки, координаты которых удовлетворяют уравнениям:

2.1

 

2.2

2.3

2.4

3

Охарактеризовать геометрически расположение точек, координаты

которых удовлетворяют неравенствам:

3.1

x>2

3.2

x – 3? 0

3.3

12 – x <0

3.4

2x – 3 ? 0

3.5

3x – 5 >0

3.6

1 < x < 3

3.7

–2 < x < 3

3.8

3.9

3.10

3.11

3.12

x2 – 8x +15 ? 0

3.13

x2 – 8x + 15 >0

3.14

x2 + x – 12>0

3.15

x2 + x -12? 0

4

Определить величину АВ и длину отрезка, заданного точками:

4.1

А(3) и В(11)

4.2

А(5) и В(2)

4.3

А(-1) и В(3)

4.4

А(-5) и В(-3)

4.5

А(-1) и В(-3)

4.6

А(-7) и В(-5)

5

Вычислить координату точки А, если известны:

5.1

В(3) и АВ=5

5.2

В(2) и АВ=-3

5.3

В(-1) и ВА=2

5.4

В(-5) и ВА=-3

5.5

В(0) и =2

5.6

В(2) и =3

5.7

В(-1) и =5

5.8

В(-5) и =2

6

Охарактеризовать геометрически расположение точек, координаты

которых удовлетворяют следующим неравенствам:

6.1

6.2

6.3

6.4

6.5

6.6

6.7

6.8

6.9

6.10

6.11

6.12

7

Определить отношение l =AC/CB, в котором точка С делит отрезок АВ

при следующих данных:

7.1

А(2), В(6), С(4)

7.2

А(2), В(4), С(7)

7.3

А(-1), В(5), С(3)

7.4

А(1), В(13), С(5)

7.5

А(5), В(-2), С(-5)

8

Даны три точки А(-7), В(-1), С(1). Определить отношение l ,

в котором каждая из них делит отрезок, ограниченный двумя другими.

9

Определить отношение l =М1М/ММ2, в котором данная точка М(х) делит отрезок М1М2,

ограниченный точками М1(х1) и М2(х2).

10

Определить координату х точки М, деляющей отрезок М1М2, ограниченный

данными точками М1(х1) и М2(х2), в данном отношении l (l =М1М/ММ2).

11

Определить координату х середины орезка, ограниченного данными точками

М1(х1) и М2(х2).

12

Определить координату х середины отрезка, ограниченного двумя данными точками,

в каждом из следующих случаев:

12.1

А(3) и В(5)

12.2

С(-1) и D(5)

12.3

M1(-1) и M2(-3)

12.4

P1(-5) и P2(1)

12.5

Q1(3) и Q2(-4)

13

Определить координату точки М, если известны:

13.1

М1(3), М2(7) и l =М1М/ММ2=2

13.2

А(2), В(-5) и l =АМ/МВ=3

13.3

С(-1), D(3) и l =CM/MD=1/2

13.4

А(-1), В(3) и l =АМ/МВ=-2

13.5

А(1), В(-3) и l =ВМ/МА=-3

13.6

А(-2), В(-1) и l =ВМ/МА=-1/2

14

Даны две точки А(5) и В(-3). Определить:

14.1

координату точки M, симметричной точке А относительно точки В

14.2

координату точки N, симметричной точке В относительно точки А

15

Даны две точки А(5) и В(19), разделен на три равные части.

Определить координаты точек деления.

16

Определить координаты концов А и В отрезка, который точками

P(-25) и Q(-9) разделен на три равные части.

Глава 2. Декартовы прямоугольные координаты на плоскости

17

Построить точки А(2; 3), В(-5; 1), С(-2; -3), D(0, 3); E(-5; 0), F(-1/3; 2/3).

18

Найти координаты проекций на ось абсцисс точек

А (2; 3), B(3; -1), C(-5; 1), D(-3; 2), E(-5; -1).

19

Найти координаты проекция на ось ординат точек

А(-3; 2), B(-5; 1), C(3; -2), D(-1; 1), E(-6; -2).

20

Найти координаты точек, симметричных отосительно оси Ох точкам:

20.1

А(2; 3);

20.2

B(-3; 2);

20.3

C(-1; -1);

20.4

D(-3; -5);

20.5

E(-4; -6);

20.6

F(a, b);

21

Найти координаты точек, симметричных относитель оси Оу точкам:

21.1

A(-1; 2);

21.2

B(3; -1);

21.3

C(-2; -2);

21.4

D(-2; 5);

21.5

E(3; -5);

21.6

F(a; b);

22

Найти координаты точек симметричных относительно начала координат точкам:

22.1

A(3; 3);

22.2

B(2; -4);

22.3

C(-2; 1);

22.4

D(5; -3);

22.5

E(-5; -4);

22.6

F(a; b);

23

Найти координаты точек, симметричных относительно начала координат точкам:

23.1

A(2; 3);

23.2

B(5; -2);

23.3

C(C(-3; 4);

24

Найти координаты точек, симметричных относительно биссектрисы

второго координатного угла точкам:

24.1

A(3; 5);

24.2

B(-4; 3);

24.3

C(7; -2);

25

Определить, в каких четвертях может быть расположена точка М(x; y), если:

25.1

xy>0;

25.2

xy<0;

25.3

x-y=0;

25.4

x+y=0;

25.5

x+y>0;

25.6

x+y<0;

25.7

x-y>0;

25.8

x-y<0;

Глава 3. Полярные координаты

26

Построить точки, заданные полярными координатами:

A(3; p /2), B(2; p ), C(3; -p /4), D(4; 22/7), E(5; 2) и F(1; -1).

27

Определить полярные координаты точек, симметричных относительно

полярной оси точкам M1(3; p /4), M2(2; -p /2), M3(3; -p /3), M4(1; 2), M5(5; -1),

заданным в полярной системе координат.

28

Определить полярные координаты точек, симметричных относительно полюса точкам

M1(1; p /4), M2(5; p /2), M3(2; -p /3), M4(4; 5p /6), M5(3; -2),

заданными в полярной системе координат.

29

В полярной системе координат даны две вершины А(3; -4p /9) и B(5; 3p /14)

параллелограмма ABCD, точка пересечения диагоналей которого совпадает с полюсом.

Определить две другие вершины этого параллелограмма.

30

В полярной системе координат даны токи A(8; p /2) и B(6; p /3).

Вычислить полярные координаты середины отрезка, соединяющего точки А и В.

31

В полярной системе координат даны точки

А(3; p /2), B(2; -p /4), C(1; p ), D(5; -3p /4), E(3; 2), F(2; -1).

Положительное направление полярной оси изменено на противоположное.

Определить полярные координаты заданных точек в новой системе.

32

В полярной системе координат даны точки

M1(3, p /3), M2(1; 2p /3), M3(2; 0), M4(5; p /4), M5(3; -2p /3), M6(1; 11p /12).

Полярная ось повернута так, что в новом положении она проходит через точку M1.

Определить координаты заданных точек в новой (полярной) системе.

33

В полярной системе координат даны точки М1(12; 4p /9), M2(12; -2p /9).

Вычислить полярные координаты середины отрезка, соединяющего точки М1 и М2.

34

В полярной системе координат даны точки М1(r 1, q 1) и М2(r 2, q 2).

Вычислить расстояние d между ними.

35

В полярной системе координат даны точки М1(5; p /4), М2(8; -p /2).

Вычислить расстояние d между ними.

36

В полярной системе координат даны две смежные вершины квадрата

М1(12; -p /10), М2(3; p /15). Определить его площадь.

37

В полярной системе координат даны две противоположные вершины квадрата

P(6; -7p /12), Q(4; p /6). Определить его площадь.

38

В полярной системе координат даны две вершины правильного треугольника

А(4; -p /12), B(8; 7p /12). Определить его площадь.

39

Одна из вершин треугольника OAB находится в полюсе, две другие суть точки

А(r 1, q 1) и В(r 2, q 2). Вычислить площадь этого треугольника.

40

Одна из вершин треугольника ОАВ находится в полюсе, две другие суть точки

А(5; p /4), B(4, p /12). Вычислить площадь этого треугольника.

41

Вычислить площадь треугольника, вершины которого

А(3; p /8), B(8; 7p /4), C(6; 5p /8) заданы в полярных координатах.

42

Полюс полярной системы координат совпадает

с началом декартовых прямоугольных координат,

а полярная ось совпадает с положительной полуосью абсцисс.

В полярной системе координат даны точки

M1(6; p /2), M2(5; 0), M3(2; p /4), M4(10; -p /3), M5(8; 2p /3), M6(12; -p /6).

Определить декартовы координаты этих точек.

43

Полюс полярной системы координат совпадает с началом

декартовых прямоугольных координат,

а полярная ось совпадает с положительной полуосью абсцисс.

В декартовой прямоугольной системе координат даны точки

М1(0; 5), M2(-3; 0); M3(; 1), M4(; ), M5(1; ).

Определить полярные координаты этих точек.

Глава 4. Направленный отрезок. Проекция отрезка на произвольную ось. Проекции отрезка на координатные оси. Длина и полярный угол отрезка. Расстояние между двумя точками.

44

Вычислить проекцию отрезка на ось u, если даны его длина d и угол j наклона к оси:

44.1

d=6, j =p /3;

44.2

d=6, j =2p /3;

44.3

d=7, j =p /2;

44.4

d=5, j =0;

44.5

d=5, j =p ;

44.6

d=4, j = -p /3.

45

Построить на чертеже отрезки, исходящие из начала координат,

зная их проекции на координатные оси:

45.1

X=3, Y=2;

45.2

X=2, Y=-5;

45.3

X=-5, Y=0;

45.4

X=-2, Y=3;

45.5

X=0, Y=3;

45.6

X=-5, Y=-1;

46

Построить на чертеже отрезки, имеющие началом точку M(2; -1),

зная их проекции на координатные оси:

46.1

X=4. Y=3;

46.2

X=2, Y=0;

46.3

X=-3, Y=1;

46.4

X=-4, Y=-2;

46.5

X=0, Y=-3;

46.6

X=1, Y=-3.

47

Даны точки М1(1; -2), М2(2; 1), М3(5; 0), М4(-1; 4), М5(0; -3).

Найти проекции на координатные оси следующих отрезков:

47.1

47.2

47.3

47.4

48

Даны проекции X=5, Y=-5 отрезка на координатные оси;

зная, что его начало в точке М1(-2; 3), найти координаты его конца.

49

Даны проекции X=4, Y=-5 отрезка на координатные оси;

зная, что его конец в точке B(1; -3), найти координаты его начала.

50

Построить на чертеже отрезки, исходящие оиз начала координат,

зная длину d и полярный угол q каждого из них:

50.1

d=5, q =p /5;

50.2

d=3, q =5p /6;

50.3

d=4, q =-p /3;

50.4

d=3, q =-4p /3.

51

Построить на чертеже отрезки, имеющие началом точку М(2; 3),

зная длину и полярный угол каждого из них (координаты точки М декартовы):

51.1

d=2, q =-p /10;

51.2

d=1, q =p /9;

51.3

d=5, q =-p /2ж

52

Вычислить проекции на координатные оси отрезков, зная длину

d и полярный угол q каждого из них:

52.1

d=12, q =2p /3;

52.2

d=6, q =-p /6;

52.3

d=2, q =-p /4.

53

Даны проекции отрезков на координатные оси. Вычислить длину каждого из них.

53.1

X=3, Y=-4;

53.2

X=12, Y=5;

53.3

X=-8, Y=6.

54

Даны проекции отрезков на координатные оси.

Вычислить длину d и полярный угол q каждого из них.

54.1

X=1, Y=;

54.2

X=, Y=;

54.3

X=, Y=2.

55

Даны точки М1(2; -3), M2(1; -4), M3(-1; -7), M4(-4; 8).

Вычислить длину и полярный угол слдующих отрезков:

55.1

55.2

55.3

55.4

56

Длина d отрезка равна 5, его проекция на ось абсцисс равна 4.

Найти проекцию этого отрезка на ось ординат при условии,

что он образует с осью ординат:

56.1

Острый угол;

56.2

Тупой угол.

57

Длина отрезка равна 13; его начало в точке М(3; -2),

проекция на ось абсцисс равна –12.

Найти координаты конца этого отрезка при условии, что он образует с осью ординат:

57.1

Острый угол;

57.2

Тупой угол.

58

Длина отрезка равна 17, его конец в точке N(-7; 3),

проекция на ось ординат равна 15.

Найти координаты начала этого отрезка при условии, что он образует с осью абсцисс:

58.1

Острый угол;

58.2

Тупой угол.

59

Зная проекции X=1, Y= отрезка на координатные оси,

найти его проекцию на ось, которая составляет с осью Ox угол q =2p /3.

60

Даны две точки M1(1; -5), M2(4; -1).

Найти проекцию отрезка на ось, которая составляет с осью Ox угол q =-p /6.

61

Даны две точки P(-5; 2), Q(3; 1).

Найти проекцию отрезка на ось, которая составляет с осью Ox угол

62

Даны две точки M1(2; -2), M2(7; -3).

Найти проекцию отрезка на ось, проходящую через точки

A(5; -4), B(-7; 1) и направленную:

62.1

от А к В;

62.2

от В к А.

63

Даны точки A(0; 0), B(3; -4), C(-3; 4), D(-2; 2), E(10; -3).

Определить расстояние d между точками:

63.1

А и В.

63.2

В и С.

63.3

А и С.

63.4

C и D.

63.5

A и D.

63.6

D и E.

64

Даны две смежные вершины квадрата A(3; -7) и В(-1; 4).

Вычислить его площадь.

65

Даны две противоположные вершины квадрата P(3; 5), Q(1; -3).

Вычислить его площадь.

66

Вычислить площадь правильного треугольника, две вершины которого суть

A(-3; 2), B(1; 6).

67

Даны три вершины А(3; -7), В(5; -7), С(-2; 5) параллелограмма ABCD,

четвертая вершина которого D противоположна B.

Определить длины диагоналей того параллелограмма.

68

Сторона ромба равна , две его противоположные вершины суть точки

P(4; 9), Q(-2; 1). Вычислить площадь этого ромба.

69

Сторона ромба равна , две его противоположные вершины суть точки

P(3; -4), Q(1; 2). Вычислить длину высоты этого ромба.

70

Доказать, что точки А(3; -5), В(-2; -7), С(18; 1) лежат на одной прямой.

71

Доказать, что треугольник с вершинами A1(1; 1), A2(2; 3), A3(5; -1) прямоугольный.

72

Доказать, что точки А(2; 2), В(-1; 6), С(-5; 3), D(-2; -1) являются вершинами квадрата.

73

Определить, есть ли среди внутренних углов треугольника с вершинами

M1(1; 1), M2(0; 2), M3(2; -1) тупой угол.

74

Доказать, что все внутренние углы треугольника с вершинами

M(-1; 3), N(1; 2), P(0, 4) острые.

75

Вершины треугольника суть точки A(5; 0), B(0; 1), C(3; 3).

Вычислить его внутренние углы.

76

Вершины треугольника суть точки А(; 1), B(0, 2), C(; 2).

Вычислить его внешний угол при вершине А.

77

На оси абсцисс найти такую точку М,

расстояние от которой до точки N(2; -3) равнялось бы 5.

78

На оси ординат найти такую точку М, расстояние от которой до точки

N(-8; 13 равнялось бы 17.

79

Даны две точки M(2; 2), N(5; -2); на оси абсцисс найти такую точку

Р, чтобы угол MPN был прямым.

80

Через точку А(4; 2) проведена окружность, касающаяся обеих координатных осей.

Определить ее центр С и радиус R.

81

Через точку М1(1; -2) проведена окружность радиуса 5, касающаяся оси Ox.

Определить центр С окружности.

82

Определить координаты точки М2, симметричной точке М1(1; 2)

относительно прямой, проходящей через точки А(1; 0), В(-1; -2).

83

Даны две противоположные вершины квадрата А(3; 0) и С(-4; 1).

Найти две его другие вершины.

84

Даны две смежные веришны квадрата А(2; -1) и В(-1; 3).

Определить две его другие вершины.

85

Даны вершины треугольника M1(-3; 6), M2(9; -10), M3(-5; 4).

Определить центр С и радиус R круга, описанного около этого треугольника.

Глава 5. Деление отрезка в заданном отношении

86

Даны концы А(3; -5), В(-1; 1) однородного стержня.

Определить координаты его центра масс.

87

Центр мас однородного стержня находится в точке М(1; 4),

один из его концов Р(-2; 2).

Определить координаты точки Q – другого конца этого стержня.

88

Даны вершины треугольника А(1; -3), В(3; -5), С(-5; 7).

Определить середины его сторон.

89

Даны точки А(3; -1), С(2; 1). Определить:

89.1

Координаты точки М, симметричной точке А относительно точки В;

89.2

Координаты точки N, симметричной точке В относительно точки А.

90

Точки А(2; -1), N (-1; 4), P(-2; 2) являются серединами сторон треугольника.

Определить его вершины.

91

Даны три вершины параллелограмма А(3; -5), B(5; -3), C(-1; 3).

Определить четвертую вершину D, противоположную B.

92

Даны две смежные вершины параллелограмма А(-3; 5), B(1; 7)

и точка пересечения его диагоналей M(1; 1).

Определить две другие вершины.

93

Даны три вершины А(2; 3), B(4; -1), C(0; 5) параллелограмма ABCD.

Найти его четвертую вершину D.

94

Даны вершины треугольника A(1; 4), B(3; -9), C(-5; 2).

Определить длину его медианы, проведенной из вершины B.

95

Отрезок, ограниченный точками A(1; -3), B(4; 3)

разделен на три равные части. Определить координаты точек деления.

96

Даны вершины треугольника A(2; -5), B(1; -2), C(4; 7).

Найти точку пересечения биссектрисы его внутреннего угла

при вершине В со стороной АС.

97

Даны вершины треугольника A(3; -5), B(-3; 3), C(-1; -2).

Определить длину биссектрисы его внутреннего угла при вершине А.

98

Даны вершины треугольника А(-1; -1), B(3; 5), C(-4; 1).

Найти точку пересечения биссектрисы его внешнего угла

при вершине А с продолжением стороны ВС.

99

Даны вершины треугольника А(3; -5), B(1; -3), C(2; -2).

Определить длину биссектрисы его внешнего угла при вершине В.

100

Даны точки А(1; 1), В(3; 3), С(4; 7).

Определить отношение , в котором каждая из них делит отрезок,

ограниченный двумя другими.

101

Определить координаты концов А и В отрезка, который точками

P(2; 2), Q(1; 5) разделен на три равные части.

102

Прямая проходит через точки M1(-12; -13), M2(-2; -5).

На этой прямой найти точку, абсцисса которой равна 3.

103

Прямая проходит через точки M(2; -3), N(-6, 5).

На этой прямой найти точку, ордината которой равна –5.

104

Прямая проходит через точки A(7; -3), B(23; -6).

Найти точку пересечения этой прямой с осью абсцисс.

105

Прямая проходит через точки A(5; 2), B(-4; -7).

Найти точку пересечения этой прямой с осью ординат.

106

Даны вершины четырехугольника А(-3; 12), B(3; -4), C(5; -4), D(5; 8).

Определить, в каком отношении его диагональ AC делит диагональ BD.

107

Даны вершины четырехугольника A(-2; 14), B(4; -2), C(6; -2), D(6; 10).

Определить точку пересечения его диагоналей AC и BD.

108

Даны вершины однородной треугольной пластинки A(x1; y1), B(x2; y2), C(x3; y3).

Определить координаты ее центра масс.

Центр масс находится в точке пересечения медиан.

109

Точка M пересечения медиан треугольника лежт на

оси абсцисс, две вершины его – точки А(2; -3) и B(-5; 1),

третья вершина C лежит на оси ординат.

Определить координаты точек M и C.

110

Даны вершины однородной треугольной пластинки A(x1; y1), B(x2; y2), C(x3; y3).

Если соединить середины ее сторон, то образуется

новая однородная треугольная пластинка.

Доказать, что центры масс обеих пластинок совпадают.

111

Однородная пластинка имеет форму квадрата со стороной, равной 12,

в которой сделан квадратный вырез, прямые разрезы проходят через

центр квадрата, оси координат направлены по ребрам пластинки (рис.).

Определить центр масс этой пластинки.

112

Однородная пластинка имеет форму прямоугольника со сторонами, равными a и b,

в котором сделан прямоугольный вырез; прямые разреза проходят

через центр, оси координат направлены по ребрам пластинки (Рис).

Определить центр масс этой пластинки.

113

Однородная пластинка имеет форму квадрата со стороной, равной 2a,

от которого отрезан треугольник; прямая разреза соединяет середины

двух смежных сторон, оси координат направлены по ребрам пластинки (Рис).

Определить центр масс пластинки.

114

В точках A(x1; y1), B(x2; y2), C(x3; y3) сосредоточены массы m, n, p.

Определить координаты центра тяжести этой системы.

115

Точки A(4; 2), B(7; -2), C(1; 6) являются вершинами треугольника, сделанного из однородной проволоки. Определить центр масс этого треугольника.

Глава 6. Площадь треугольника

116

Вычислить площадь треугольника, вершинами которого являются точки:

116.1

A(2; -3), B(3; 2), C(-2; 5);

116.2

M1(-3; 2), M2(5; -2), M3(1; 3);

116.3

M(-3; 4), N(-2; 3), P(4; 5).

117

Вершины треугольника суть точки A(3; 6), B(-1; 3), C(2; -1). Вычислить длину его высоты, проведенной из вершины С.

118

Определить площадь паралелограмма три вершины которого суть точки A(-2; 3), B(4; -5), C(-3; 1).

119

Три вершины параллелограмма суть точки A(3; 7), B(2; -3), C(-1; 4). Вычислить длину его высоты, опущенного из вершины В на сторону АС

120

Даны последовательные вершины однородной четырехугольной пластинки A(2; 1), B(5; 3), C(-1; 7), D(-7; 5). Определить координаты ее центра масс.

121

Даны последовательные вершины A(2; 3), B(0; 6), C(-1; 5), D(0; 1), E(1; 1) однородной пятиугольной пластинки. Определить координаты ее центра масс.

122

Площадь треугольника S=3, две его вершины суть точки A(3; 1), B(1; -3), а третья вершина С лежит на оси Oy. Определить координаты вершины С.

123

Площадь треугольника S=4, вде его вершины суть точки А(2; 1), B(3; -2), а третья вершина С лежит на оси Ox. Определить координаты вершины С.

124

Площадь треугольника S=3, две его вершины суть точки A(3; 1), B(1; -3), центр масс этого треугольника лежит на оси Ox. Определить координаты третьей вершины С.

125

Площадь параллелограмма S=12; две его вершины суть точки A(-1; 3), B(-2; 4). Найти две другие вершины этого параллелограмма при условии, что точка пересечения его диагоналей лежит на оси абсцисс.

126

Площадь параллелограмма S=17; две его вершины суть точки A(2; 1), B(5; -3). Найти две другие вершины этого параллелограмма при условии, что точка пересечения его диагоналей лежит на оси ординат.

Глава 7. Преобразование координат

127

Написать формулы преобразований координат, если начало координат (без изменения направления осей) перенесено в точку:

127.1

А(3; 4);

127.2

B(-2; 1);

127.3

C(-3; 5).

128

Начало координат перенесено (без изменения направления осей) в точку O’(3; -4). Координаты точек А(1; 3), B(-3; 0), C(-1; 4) определены в новой системе. Вычислить координаты этих же точек в старой системе координат.

129

Даны точки A(2; 1), B(-1; 3), C(-2; 5). Найти их координаты в новой системе, если начало координат перенесено (без изменения направления осей):

129.1

в точку А;

129.2

в точку В;

129.3

в точку С.

130

Определить старые координаты начала O’ новой системы, если формулы преобразования заданы следующими равенствами:

130.1

, ;

130.2

, ;

130.3

 , ;

130.4

 , ;

131

Написать формулы преобразований координат, если координатные оси повернуты на один из следующих углов:

131.1

600;

131.2

–450;

131.3

900;

131.4

–900;

131.5

1800.

132

Координатные оси повернуты на угол =600. Координаты точек А(; -4), B(; 0), C(0; ) определены в новой системе. Вычислить координаты этих же точек в старой системе.

133

Даны точки M(3; 1), N(-1; 5), P(-3; -1). Найти их координаты в новой системе, если оси координат повернуты на угол:

133.1

–450;

133.2

900;

133.3

–900;

133.4

1800.

134

Определить угол , на который повернуты оси, если формулы преобразования координат заданы следующими равенствами:

134.1

, ;

134.2

, ;

135

Определить координаты точки O’ – нового начала координат, если точка А(3; -4) лежит на новой оси абсцисс, а точка B(2; 3) лежит на новой оси ординат, причем оси старой и новой систем координат имеют соответственно одинаковые направления.

136

Написать формулы преобразования координат, если точка M1(2; -3) лежит на новой оси абсцисс, а точка M2(1; -7) лежит на новой оси ординат, причем оси старой и новой систем координат имеют соответственно одинаковые направления.

137

Две системы координатных осей Ox, Oy и Ox’, Oy’ имеют общее начало О и преобразуются одна в дргую поворотом на некоторый угол. Координаты точки А(3; –4) определены относительно первой из них. Вывести формулы преобразования координат, зная, что положительное направление оси Ox’ определено отрезком .

138

Начало координат перенесено в точку O’(-1; 2), координатные оси повернуты на угол . Координаты точек M1(3; 2), M2(2; -3), M3(13; -13) определены в новой системе. Вычислить координаты эти же точек в старой системе координат.

139

Даны точки A(5; 5), B(2; -1), C(12; -6). Найти их координаты в новой системе, если начало координат перенесено в точку В, а координатные оси повернуты на угол .

140

Определить старые координаты нового начала и угол , на который повернуты оси, если формулы преобразвоания координат заданы следующими равенствами:

140.1

, ;

140.2

, ;

140.3

, ;

141

Даны точки M1(9; -3), M2(-6; 5). Начало координат перенесено в точку M1, а координатные оси повернуты так, что положительное направление новой оси абсцисс совпадает с направлением отрезка . Вывести формулы преобразования координат.

142

Полярная ось полярной системы координат параллельна оси абсцисс декартовой прямоугольной системы и направлена одинаково с нею. Даны декартовы прямоугольные координаты полюса O(1; 2) и полярные координаты точек M1(7; /2), M2(3; 0), M3(5; -/2), M4(2; 2/3), M5(2; -/6). Определить координаты этих точек в декартовой прямоугольной системе координат.

143

Полюс полярной системы координат совпадает с началом декартовых прямоугольных координат, а полярная ось направлена по биссектрисе первого координатного угла. Даны полярные координаты точек M1(5; /4), M2(3; -/4), M3(1; 3/4), M4(6; -3/4), M5(2; -/12). Определить декартовы прямоугольные ординаты этих точек.

144

Полярная ось полярной системы координат параллельна оси абсцисс декартовой прямоугольной системы и одинаково с нею направлена. Даны декартовы прямоугольные координаты полюса O(3; 2) и точек M1(5; 2), M2(3; 1), M3(3; 5), M4(, ), M5(; 3). Определить полярные координаты этих точек.

Часть 2. Уравнение линии

Глава 8. Функция двух переменных

146

Даны две функции P и Q, расстояние между которыми равно а, и функция , где d1=MP и d2=MQ. Определить выражение этой функции, если в качестве начала координат принята точка P, а ось Ох направлена по отрезку PQ.

147

При условиях задачи 146 определить выражение функции f(M) (непосредственно и при помощи преобразования координат, используя результат задачи 146), если:

147.1

Начало координат выбрано в середине отрезка PQ, ось Ох направлена по отрезку PQ.

147.2

Начало координат выбрано в точке Р, а ось Ох направлена по отрезку QP.

148

Даны квадрат ABCD со стороной a и функция , где d1=MA, d2=MB, d3=MC, d4=MD. Определить выражение этой функции, если за оси координат приняты диагонали квадрата (причем ось Ох направлена по отрезку АС, ось Оу – по отрезку BD).

149

При условиях задачи 148 определить выражение для f(M) (непосредственно и при помощи преобразования координат, используя результат задачи 148), если начало координат выбрано в точке А, а оси координат направлены по его сторонам (ось Ох – по отрезку АВ, ось Оу – по отрезку AD).

150

Дана функция f (x, y)=x2+y2+6x+8y. Определить выражение этой функции в новой системе координат, если начало координат перенесено (без изенения направления осей) в точку О’ (3; –4).

151

Дана функция f (x, y)=x2–y2–16. Определить выражение этой функции в новой системе координат, если координатные оси повернуты на угол –45° .

152

Дана функция f (x, y)=x2+y2. Определить выражение этой функции в новой системе координат, если координатные оси повернуты на некоторый угол a .

153

Найти такую точку, чтобы при переносе в нее начала координат выражение функции f (x, y)=x2–4y2–6x+8y+3=0 после преобразования не содержало членов первой степени относительно новых переменных.

154

Найти такую точку, чтобы при переносе в нее начала координат выражение функции f (x, y)==x2–4xy+4y2+2x+y–7 не содержало членов первой степени относительно новых переменных.

155

На какой угол нужно повернуть координатные оси, чтобы выражение функции f (x, y)==x2–2xy+y2+6x+3 после преобразования не содержало члена с произведением новых переменных?

156

На какой угол нужно повернуть координатные оси, чтобы выражение функции после преобразования не содержало члена с произведением новых переменных?

Глава 9. Понятие уравнения линии. Задание линии при помощи уравнения

157

Даны точки М1(2; -2), М2(2; 2), М3(2; -1), М4(3; -3), М5(5; -5), М6(3; -2). Установить, какие из данных точек лежат на линии, определенной уравнением , и какие не лежат на ней. Какая линия определена данным уравнением? (Изобразить ее на чертеже).

158

На линии, определенной уравнением , найти точки, абсциссы которых равны следующим числам: 1). 0; 2). –3; 3). 5; 4). 7; на этой же линии найти точки, ординаты которых равны следующим числам: 5). 3; 6). –5; 7). –8. Какая линия определена данным уравнением? (Изобразить ее на чертеже).

159

Установить, какие линии определяются следующими уравнениями (построить их на чертеже):

159.1

;

159.2

;

159.3

;

159.4

;

159.5

;

159.6

;

159.7

 ;

159.8

;

159.9

;

159.10

;

159.11

;

159.12

 ;

159.13

;

159.14

 ;

159.15

;

159.16

;

159.17

;

159.18

;

159.19

;

159.20

;

159.21

;

159.22

;

159.23

;

159.24

;

159.25

;

159.26

;

159.27

;

159.28

;

159.29

;

159.30

;

159.31

.

160

Даны линии. Определить, какие из них проходят через начало координат.

160.1

;

160.2

;

160.3

;

160.4

;

160.5

.

161

Даны линии. Найти точки их пересечения: а). С осью Ох; б). С осью Оу.

161.1

;

161.2

;

161.3

;

161.4

;

161.5

;

161.6

;

161.7

.

162

Найти точки пересечения двух линий:

162.1

, ;

162.2

 , ;

162.3

, ;

162.4

, .

163

В полярной системе координат даны точки М1(1; /3), М2(2; 0), М3(2, /4), М4(;/6) и М5(1; 2/3). Установить, какие из этих точек лежат на линии, оперделенной в полярных координатаха уравнением , и какие не лежат на ней. Какая линия определяется данным уравнением? (Изобразить ее на чертеже).

164

На линии, определенной уравнением , найти точки, полярные углы которых равны следующим числам: а). , б). ; в). 0; г). . Какая линия определена данным уравнением: (Построить ее на чертеже).

165

На линии, определенной уравнением , найти точки, полярные радиусы которых равны следующим числам: а). 1; б). 2; в). . Какая линия определена данным уравнением? (Построить ее на чертеже).

166

Установить, какие линии определяются в полярных координатах следующими уравнениями (построить их на чертеже):

166.1

;

166.2

;

166.3

;

166.4

;

166.5

;

166.6

;

166.7

;

166.8

;

166.9

.

167

Построить на чертеже следующие спирали Архимеда:

167.1

;

167.2

;

167.3

;

167.4

.

168

Построить на чертеже следующие гиперболические спирали:

168.1

;

168.2

;

168.3

;

168.4

.

169

Построить на чертеже следующие логарифмические спирали:

169.1

 ;

169.2

 .

170

Определить длины отрезков, на которые рассекает спираль Архимеда луч, выходящий из полюса и наклоненный к полярной оси под углом . Сделать чертеж.

171

На спирали Архимеда взята точка С, полярный радиус которой равен 47. Определить, на сколько частей эта спираль рассекает полярный радиус точки С. Сделать чертеж.

172

На гиперболической спирали найти точку Р, полярный радиус которой равен 12. Сделать чертеж.

173

На логарифмической спирали найти точку Q, полярный радиус которой равен 81. Сделать чертеж.

Глава 10. Вывод уравнений заранее данных линий

174

Вывести уравнение геометрического места точек, одинаково удаленных от координатных осей.

175

Вывести уравнение геометрического места точек, находящихся на расстоянии а от оси Оу.

176

Вывести уравнение геометрического места точек, находящихся на расстоянии b от оси Ох.

177

Из точки Р(6; -8) проведены всевозможные лучи до пересечения с осью абсцисс. Составить уравнение геометрического места их середин.

178

Из точки С(10; -3) проведены всевозможные лучи до пересечения с осью ординат. Составить уравнение геометрического места их середины.

179

Вывести уравнение траектории точки, которая в каждый момент движения одинаково удалена от точек:

179.1

А(3; 2) и В(2; 3);

179.2

А(5; -1) и В(1; -5);

179.3

А(5; -2) и В(-3; -2);

179.4

А(3; -1) и В(3; 5).

180

Составить уравнение геометрического места точек, разность квадратов расстояний которых до точек А(-а; 0) и В(а; 0) равна с.

181

Вывести уравнение окружности, имеющей центр в начале координат и радиус r.

182

Вывести уравнение окружности, имеющей, имеющей центр С(; ) и радиус r.

183

Дано уравнение окружности . Составить уравнение геометрического места середин тех хорд этой окружности, длина которых равна 8.

184

Составить уравнение геометрического места точек, сумма квадратов расстояний которых до точек А(-3; 0) и В(3; 0) равна 50.

185

Ввершины квадрата суть точки А(а; а), В(-а; а), С(-а; -а) и D(а; -а). Составить уравнение геометрического места точек, сумма квадратов расстояний которых до сторон этого квадрата есть величина постоянная, равна 6а2.

186

Через начало координат проведены всевозможные хорды окружности . Составить уравнение геометрического места середин этих хорд.

187

Вывести уравнение геометрического места точек, сумма расстояний которых до двух данных точек F1(-3; 0), F2(3; 0) есть величина постоянная, равная 10.

188

Вывести уравнение геометрического места точек, разность расстояний которых до двух данных точек F1(-5; 0), F2(5; 0) есть величина постоянная, равная 6.

189

Вывести уравнение геометрического места точек, для которых расстояние до данной точки F(3; 0) равно расстоянию до данной прямой .

190

Вывести уравнение геометрического места точек, сумма расстояний которых до двух данных точек F1(-c; 0), F2(c; 0) есть величина постоянная, равная 2а. Это геометрическое место называется эллипсом, точки F1 и F2 – фокусами эллипса. Доказать, что уравнение эллипса имеет вид , где .

191

Вывести уравнение геометрического места точек, разность расстояний которых до двух данных точек F1(-c; 0), F2(c; 0) есть величина постоянная, равная 2а. Это геометрическое место называется гиперболой, точки F1 и F2 – фокусами гиперболы. Доказать, что уравнение гиперболы имеет вид , где .

192

Вывести уравнение геометрического места точек, для которых расстояние до данной точки F(p/2; 0) равно расстоянию до данной прямой x=-p/2. Это геометрическое место называется параболой, точка F – фокусом параболы, данная прямая – ее директрисой.

193

Вывести уравнение геометрического места точек, для которых отношение расстояния до данной точки F(-4; 0) к расстоянию до данной прямой равно 4/5.

194

Вывести уравнение геометрического места точек, для которых отношение расстояния до данной точки F(-5;0) к расстоянию до данной прямой равно 5/4.

195

Вывести уравнение геометрического места точек, для которых кратчайшие расстояния до двух данных окружностей , равны между собой.

196

Вывести уравнение геометрического места точек, для которых кратчайшие расстояния до двух данных окружностей , равны между собой.

197

Вывести уравнение геометрического места точек, для которых кратчайшие расстояния до данной окружности и до данной прямой равны между собой.

198

Прямая перпендикулярна полярной оси и отсекает на ней отрезок, равный 3. Составить уравнение этой прямой в полярных координатах.

199

Луч выходит из полюса и наклонен к полярной оси под углом . Составить уравнение этого луча в полярных координатах.

200

Прямая проходит через полюс и наклонена к полярной оси под углом 450. Составить уравнение этой прямой в полярных координатах.

201

В полярных координатах составить уравнение геометрического места точек, расстояния которых от полярной оси равны 5.

202

Окружность радиуса R=5 проходит через полюс, ее центр лежит на полярной оси. Составить уравнение этой окружности в полярной системе координат.

203

Окружность радиуса R=3 касается полярной оси в полюсе. Составить уравнение этой окружности в полярной системе координат.

Глава 11. Параметрические уравнения линии

204

Стержень АВ скользит своими концами А и В по координатным осям. Точка М делит стержень на две части АМ=а и ВМ=b. Вывести параметрические уравнения траектории точки М, приняв в качестве параметра угол t= (см. рис). Исключить затем параметр t и найти уравнение траектории точки М в виде А(x, y)=0.

205

Траекторией точки М является эллипс, уравнение которого (см. задачу 190). Вывести параметрические уравнения траектории точки М, принимая в качестве параметра t угол угол наклона отрезка ОМ к оси Ох.

206

Траекторией точки М является гипербола, уравнение которой (см. задачу 191). Вывести параметрические уравнения траектории точки М, принимая в качестве параметра t угол наклона отрезка ОМ к оси Ох.

207

Траекторией точки М является парабола, уравнение которой (см. задачу 192). Вывести параметрические уравнения траектории точки М, принимая в качестве параметра t:

207.1

ординату точки М;

207.2

угол наклона отрезка ОМ к оси Ох;

207.3

угол наклона отрезка FM к оси Ох, где точка F – фокус параболы.

208

Даны полярные уравнения следующих линий. Составить параметрические уравнения этих линий в декартовых прямоугольных координатах, совмещая положительную полуось абсцисс с полярной осью и выбирая в качестве параметра полярный угол.

208.1

;

208.2

;

208.3

.

209

Даны параметрические уравнения линий. Исключив параметр t, найти уравнения этих линий в виде F(x, y)=0.

209.1

 , ;

209.2

, ;

209.3

 , ;

209.4

, ;

209.5

, ;

209.6

, ;

209.7

, .

ЧАСТЬ 3. Линии первого порядка

Глава 12. Общее уравнение прямой. Уравнение прямой с угловым коэффициентом. Угол между двумя прямыми. Условие параллельности и перпендикулярности двух прямых

210

Определить, какие из точек M1(3; 1), M2(2; 3), M3(6; 3), M4(-3; -3), M5(3; -1), M6(-2; 1) лежат на прямой и какие на ней не лежат.

211

Точки P1, P2, P3, P4, P5 расположены на прямой ; их абсциссы соответственно равны числам 4; 0; 2; -2; -6. Определить ординаты этих точек.

212

Точки Q1, Q2, Q3, Q4, Q5 расположены на прямой ; их ординаты соответственно равны числам 1; 0; 2; -1, 3. Определить абсциссы этих точек.

213

Определить точки пересечения прямой с координатными осями и построить эту прямую на чертеже.

214

Найти точку пересечения двух прямых , .

215

Стороны АВ, ВС и АС треугольника АВС даны соответственно уравнениями , , . Определить координаты его вершин.

216

Даны уравнения двух сторон параллелограмма , и уравнение одной из его диагоналей . Определить координаты вершин этого параллелограмма.

217

Стороны треугольника лежат на прямых , , . Вычислить его площадь S.

218

Площадь треугольника S=8, две его вершины суть точки А(1; -2), В(2; 3), а третья вершина С лежит на прямой . Определить координаты вершины С.

219

Площадь треугольника S=1,5, две его вершины суть точки А(2; -3), В(3; -2), центр масс этого треугольника лежит на прямой . Определить координаты третьей вершины С.

220

Составить уравнение прямой и построить прямую на чертеже, зная ее угловой коэффициент k и отрезок b, отсекаемый ею на оси Oy:

220.1

k=2/3, b=3;

220.2

k=3, b=0;

220.3

k=0, b=-2;

220.4

k=-3/4, b=3;

220.5

k=-2, b=-5;

220.6

k=-1/3, b=2/3.

221

Определить угловой коэффициент k и отрезок b, отсекаемый на оси Oy, для каждой из прямых:

221.1

;

221.2

;

221.3

;

221.4

;

221.5

.

222

Дана прямая . Определить угловой коэффициент k прямой:

222.1

Параллельной данной прямой;

222.2

Перпендикулярно к данной прямой.

223

Дана прямая . Составить уравнение прямой, проходящей через точку М0(2; 1):

223.1

Параллельно данной прямой;

223.2

Перпендикулярно данной прямой.

224

Даны уравнения двух сторон прямоугольника , и одна из его вершин А(2; -3). Составить уравнения двух других сторон этого прямоугольника.

225

Даны уравнения двух сторон прямоугольника , и уравнение одной из его диагоналей . Найти вершины прямоугольника.

226

Найти проекцию точке Р(-5; 13) относительно прямой .

227

Найти точку Q, симметричную точке Р(-5; 13) относительно прямой .

228

В каждом из следующих случаев составить уравнение прямой, параллельной двум данным прямым и проходящей посередине между ними:

228.1

, ;

228.2

, ;

228.3

, ;

228.4

, ;

228.5

, .

229

Вычислить угловой коэффициент k прямой, проходящей через две данные точки:

229.1

M1(2; -5), M2(3; 2);

229.2

P(-3, 1), Q(7; 8);

229.3

A(5; -3), B(-1; 6).

230

Составить уравнения прямых, проходящих через вершины треугольника A(5; -4), B(-1; 3), C(-3; -2) параллельно противоположным сторонам.

231

Даны середины сторон треугольника M1(2; 1), M2(5; 3), M3(3; -4). Составить уравнение его сторон.

232

Даны две точки P(2; 3), Q(-1; 0). Составить уравнение прямой, проходящей через точку Q перпендикулярно к отрезку .

233

Составить уравнение прямой, если точка P(2; 3) служит основанием перпендикуляра, опущенного из начала координат на эту прямую.

234

Даны вершины треугольника M1(2; 1), M2(-1; -1), M3(3; 2). Составить уравнения его высот.

235

Стороны треугольника даны уравнениями , , . Определить точку пересечения его высот.

236

Даны вершины треугольника A(1; -1), B(-2; 1), C(3; 5). Составить уравнение перпендикуляра, опущенного из вершины А на медиану, проведенную из вершины В.

237

Даны вершины треугольника A(2; -2), B(3; -5), C(5; 7). Составить уравнение перпендикуляра, опущенного из вершины С на биссектрису внутреннего угла при вершине А.

238

Составить уравнения сторон и медиан треугольника с вершинами A(3; 2), B(5; -2), C(1; 0).

239

Через точки M1(-1; 2), M2(2; 3) проведена прямая. Определить точки пересечения этой прямой с осями координат.

240

Доказать, что условие, при котором три точки M1(x1, y1), M2(x2, y2), M3(x3, y3) лежат на одной прямой, может быть записано в следующем виде:

241

Доказать, что уравнение прямой, проходящей через две данные точки M1(x1, y1), M2(x2, y2), может быть записано в следующем виде:

242

Даны последовательные вершины выпуклого четырехугольника A(-3; 1), B(3; 9), C(7; 6), D(-2; -6). Определить точку пересечения его диагоналей.

243

Даны две смежные вершины A(-3; -1), B(2; 2) параллелограмма ABCD и точка Q(3; 0) пересечения его диагоналей. Составить уравнения сторон этого параллелограмма.

244

Даны уравнения двух сторон прямоугольника , и уравнение его диагонали . Составить уравнения остальных сторон и второй диагонали этого прямоугольника.

245

Даны вершины треугольника A(1; -2), B(5; 4), C(-2; 0). Составить уравнения биссектрис его внутреннего и внешнего углов при вершине А.

246

Составить уравнение прямой, проходящей через точку P(3; 5) на одинаковых расстояниях от точек A(-7; 3) и B(11; -15).

247

Найти проекцию точки P(-8; 12) на прямую, проходящую через точки A(2; -3), B(-5; 1).

248

Найти точку M1, симметричную точке М2(8; -9) относительно прямой, проходящей через точки А(3; -4), B(-1; -2).

249

На оси абсцисс найти такую точку P, чтобы сумма ее расстояний до точек M(1; 2), N(3; 4) была наименьшей.

250

На оси ординат найти такую точку P, чтобы сумма ее расстояний до точек M(-3; 2), N(2; 5) была наибольшей.

251

На прямой найти такую точку Р, сумма расстояний которой до точек A(-7; 1), B(-5; 5) была бы наименьшей.

252

На прямой найти такую точку Р, разность расстояний которой до точек A(4; 1), B(0; 4) была бы наибольшей.

253

Определить угол между двумя прямыми:

253.1

, ;

253.2

, ;

253.3

, ;

253.4

, .

254

Дана прямая . Составить уравнение прямой, проходящей через точку M0(2; 1) под углом 450 к данной прямой.

255

Точка А(-4; 5) является вершиной квадрата, диагональ которого лежит на прямой . Составить уравнения сторон и второй диагонали этого квадрата.

256

Даны две противоположные вершины квадрата A(-1; 3), C(6; 2). Составить уравнения его сторон.

257

Точка E(1; -1) является центром квадрата, одна из сторон которого лежит на прямой . Составить уравнения прямых, на которых лежат остальные стороны этого квадрата.

258

Из точки M0(-2; 3) под углом к оси Ox направлен луч света. Известно, что . Дойдя до оси Ox, луч от нее отразился. Составить уравнения прямых, на которых лежат падающий и отраженный лучи.

259

Луч света направлен по прямой , луч от нее отразился. Составить уравнение прямой, на которой лежит отраженный луч.

260

Даны уравнения сторон треугольника , , . Доказать, что этот треугольник равнобедренный. Решить задачу при помощи сравнения углов треугольника.

261

Доказатть, что уравнение прямой, проходящей через точку M1(x1; y1) параллельно прямой , может быть записано в виде .

262

Составить уравнение прямой, проходящей через точку М1(2: -3) параллельно прямой:

262.1

;

262.2

;

262.3

;

262.4

;

262.5

.

263

Доказать, что условие перпендикулярности прямых ; может быть записано в следующем виде: .

264

Установить, какие из следующих пар прямых перпендикулярны. Решить задачу, не вычисляя угловых коэффициентов данных прямых.

264.1

 , ;

264.2

, ;

264.3

, ;

264.4

, ;

264.5

, ;

264.6

, .

265

Доказать, что формула для определения угла между прямыми , может быть записана в следующей форме:

266

Определить угол , образованный двумя прямыми. Решить задачу, не вычисляя угловых коэффициентов данных прямых.

266.1

, ;

266.2

 , ;

266.3

 , .

267

Даны две вершины треугольника M1(-10; 2), M2(6; 4); его высоты пересекаются в точке N(5; 2). Определить координаты третьей вершины M3.

268

Даны две вершины A(3; -1), B(5; 7) треугольника ABC и точка N(4; -1) пересечения его высот. Составить уравнения сторон этого треугольника.

269

В треугольнике АВС даны: уравнение стороны АВ: , уравнения высот АМ: и BN: . Составить уравнения двух других сторон и третьей высоты этого треугольника.

270

Составить уравнения сторон треугольника АВС, если даны одна из его вершина А(1; 3) и уравнения двух медиан , .

271

Составить уравнения сторон треугольника, сли даны одна из его вершин B(-4; -5) и уравнения двух высот , .

272

Составить уравнения сторон треугольника, зная одну из его вершин A(4; -1) и уравнения двух биссектрис , .

273

Составить уравнения сторон треугольника, зная одну из его вершин B(2; 6), а также уравнения высоты и биссектрисы , проведенных из одной вершины.

274

Составить уравнения сторон треугольника, зная одну его вершину B(2; -1), а также уравнения высоты и биссектрисы , проведенных из различных вершин.

275

Составить уравнения сторон треугольника, зная одну его вершину C(4; -1), а также уравнения высоты и медианы , проведенной из одной вершины.

276

Составить уравнения сторон треугольника, зная одну его вершину B(2; -7), а также уравнения высоты и медианы , проведенных из различных вершин.

277

Составить уравнения сторон треугольника, зная одну его вершину C(4; 3), а также уравнения биссектрисы и медианы , проведенных из одной вершины.

278

Составить уравнения сторон треугольника, зная одну его вершину A(3; -1), а также уравнения биссектрисы и медианы , проведенных из различных вершин.

279

Составить уравнение прямой, которая проходит черезначало координат и вместе с прямыми , образует треугольник с площадью, равной 1,5.

280

Среди прямых, проходящих через точку P(3; 0), найти такую, отрезок которой, заключенный между прямыми , , делится в точке Р пополам.

281

Через точку Р(-3; -1) проведены всевозможные прямые. Доказать, что отрезок каждой из них, заключенный между прямыми , , делится в точке Р пополам.

282

Через точку Р(0; 1) проведены всевозможные прямые. Доказать, что среди них нет прямой, отрезок которой, заключенный между прямыми , , делился бы в точке Р пополам.

283

Составить уравнение прямой, проходящей через начало координат, зная, что длина ее отрезка, заключенного между прямыми , , равна .

284

Составить уравнение прямой, проходящей через точку С(-5; 4), зная, что длина ее отрезка, заключенного между прямыми , , равна 5.

Глава 13. Неполные уравнения прямой. Совместное исследование уравнений двух и трех прямых. Уравнение прямой "в отрезках"

285

Определить, при каком значении a прямая :

285.1

Параллельна оси абсцисс;

285.2

Параллельна оси ординат;

285.3

Проходит через начало координат.

286

Определить, при каких значениях m и n прямая параллельна оси абсцисс и отсекает на оси ординат отрезок, равный –3 (считая от начала координат). Написать уравнение этой прямой.

287

Определить, при каких значениях m и n прямая параллельна оси ординат и отсекает на оси абсцис отрезок, равный +5 (считая от начала координат). Написать уравнение этой прямой.

288

Доказать, что в следующих случаях две данные прямые пересекаются, и найти точку их пересечения:

288.1

, ;

288.2

, ;

288.3

, ;

288.4

, ;

288.5

, .

289

Доказать, что в следующих случаях две данные прямые параллельны:

289.1

, ;

289.2

, ;

289.3

, ;

289.4

, .

290

Доказать, что в следующих случаях две данные прямые параллельны:

290.1

, ;

290.2

, ;

290.3

, .

291

Определить, при каких значениях a и b две прямые , :

291.1

Имеют одну общую точку;

291.2

Параллельны;

291.3

Совпадают

292

Определить, при каких значениях m и n две прямые , :

292.1

Параллельны;

292.2

Совпадают;

292.3

Перпендикулярны.

293

Определить, при каком значении m две прямые , пересекаются в одной точке, лежащей на оси абсцисс.

294

Определить, при каком значении m две прямые , пересекаются в точке, лежающей на оси ординат.

295

Установить, пересекаются ли в одной точке три прямые в следующих случаях:

295.1

, , ;

295.2

, , ;

295.3

, , .

296

Доказать, что если три прямые , , пересекаются в одной точке, то

.

297

Доказать, что если

,

то три прямые , , пересекаются в одной точке или параллельны.

298

Определить, при каком значении а три прямые , , будут пересекаться в одной точке.

299

Даны прямые. Составить для них уравнения «в отрезках» и построить эти прямые на чертеже.

299.1

 ;

299.2

;

299.3

;

299.4

;

299.5

.

300

Вычислить площадь треугольника, отсекаемого прямой от координатного угла.

301

Составить уравнение прямой, которая проходит через точку M1(3; -7) и отсекает на коордиатных осях отличные от нуля отрезки одинаковой величины (считая каждый отрезок направленным от начала координат).

302

Составить уравнение прямой, которая проходит через точку P(2; 3) и отсекает на координатных осях отрезки равной длины, считая каждый отрезок от начала координат.

303

Составить уравнение прямой, которая проходит через точку С(1; 1) и отсекает от координатного угла треугольник с площадью, равно 2.

304

Составить уравнение прямой, которая проходит через точку В(5; -5) и отсекает от координатного угла треугольник с площадью, равной 50.

305

Составить уравнение прямой, которая проходит через точку Р(8; 6) и отсекает от координатного угла треугольник с площадью, равной 12.

306

Составить уравнение прямой, которая проходит через точку Р(12; 6) и отсекает от координатного угла треугольник с площадью, равной 15.

307

Через точку М(4; 3) проведена прямая, отсекающая от координатного угла треугольник, площадь которого равна 3. Определить точки пересечения той прямой с осями координат.

308

Через точку M1(x1, y1), где x1y1>0, проведена прямая , отсекающая от координатного угла треугольник, площадь которого равна S. Определить, при каком соотношении между величинами x1, y1 и S отрезки a и b будут иметь одинаковые знаки.

Глава 14. Нормальное уравнение прямой. Расстояние от точки до прямой

309

Определить, какие из следующих уравнений прямых являются нормальными:

309.1

;

309.2

;

309.3

;

309.4

;

309.5

;

309.6

;

309.7

;

309.8

.

310

Привести общее уравнение прямой к нормальному виду в каждом из следующих случаев:

310.1

;

310.2

;

310.3

;

310.4

;

310.5

.

311

Даны уравнения прямых. Определить полярный угол нормали и отрезок p для каждой из данных прямых: по полученным значениям параметров и р построить эти прямые на четеже (в последних двух случаях построение прямой выполнить, считая =300 и q=2).

311.1

;

311.2

;

311.3

 ;

311.4

;

311.5

;

311.6

;

311.7

;

311.8

, q>0, - острый угол.

311.9

, q>0, - острый угол.

312

Вычислить величину отклонения и расстояние d от точки до прямой в каждом из следующих случаев:

312.1

A(2; -1), ;

312.2

B(0; -3), ;

312.3

P(-2; 3), ;

312.4

Q(1; -2), .

313

Установить, лежат ли точка М(1; -3) и начало координат по одну или разные стороны каждой из следующих прямых:

313.1

;

313.2

;

313.3

 ;

313.4

;

313.5

.

314

Точка А(2; -5) является вершиной квадрата, одна из сторон которого лежит на прямой . Вычислить площадь этого квадрата.

315

Даны уравнения двух сторон прямоугольника , и одна из его вершин А(-2; 1). Вычислить площадь этого прямоугольника.

316

Доказать, что прямая пересекает отрезок, ограниченный точками А(-5; 1), В(3; 7).

317

Доказать, что прямая не пересекает отрезка, ограниченного точками M1(-2; -3), M2(1; -2).

318

Последовательные вершины четырехугольника суть точки A(-1; 6), B(-1; -4), C(7; -1), D(2; 9). Установить, является ли этот четырехугольник выпуклым.

319

Последовательные вершины четырехугольника суть точки A(-1; 6), B(1; -3), C(4; 10), D(9; 0). Установит, является ли этот четырехугольник выпуклым.

320

Даны вершины треугольника A(-10; -13), B(-2; 3), C(2; 1). Вычислить длину перпендикуляра, оущенного из вершины В на медиану, проведенную из вершины С.

321

Стороны АВ, ВС, СА треугольника АВС, соответственно даны уравнениями , , . Вычислить расстояние от центра масс этого треугольника до стороны ВС.

322

Вычислить расстояние d между параллельными прямыми в каждом из следующих случаев:

322.1

, ;

322.2

, ;

322.3

, ;

322.4

, .

323

Две стороны квадрата лежат на прямых , . Вычислить его площадь.

324

Доказать, что прямая параллельна прямым , и делит расстояние между ними пополам.

325

Даны параллельные прямые , , . Установить, что первая из них лежит между двумя другими, и вычислить отношение, в котором она делит расстояние между ними.

326

Доказать, что через точку Р(2; 7) можно провести две прямые так, чтобы их расстояния от точки Q(1; 2) были равны 5. Составить уравнения этих прямых.

327

Доказать, что через точку Р(2; 5) можно провести две прямые так, чтобы их расстояния от точки Q(5; 1) были равны 3. Составить уравнения этих прямых.

328

Доказать, что через точку С(7; -2) можно провести только одну прямую так, чтобы расстояние ее от точки А(4; -6) было равно 5. Составить ее уравнение.

329

Доказать, что через точку В(4; -5) невозможно провести прямую, чтобы расстояние от точки С(-2; 3) было равно 12.

330

Вывести уравнение геометрического места точек, отклонение которых от прямых равно –2.

331

Составить уравнение прямых, параллельных прямой и отстоящие от нее на расстояние d=3.

332

Даны две смежные вершины квадрата А(2; 0) и В(-1; 4). Составить уравнения его сторон.

333

Точка А(5; -1) является вершиной квадрата, одна из сторон которого лежит на прямой . Составить уравнения прямых, на которых лежат остальные стороны этого квадрата.

334

Даны уравнения двух сторон квадрата , и одна из его вершин А(2; -3). Составить уравнения двух других сторон этого квадрата.

335

Даны уравнения двух сторон квадрата , . Составить уравнения двух других его сторон при условии, что точка M1(-3; 5) лежит на стороне этого квадрата.

336

Отклонения точки М от прямых , равны соответственно –3 и –5. Определить координаты точки М.

337

Составить уравнение прямой, проходящей через точку Р(-2; 3) на одинаковых расстояниях от точек А(5; -1) и В(3; 7).

338

Составить уравнения биссектрис углов, образованных двумя пересекающимися прямыми:

338.1

, ;

338.2

, ;

338.3

, ;

339

Составить уравнения биссектрис углов, образованных двумя пересекающимися прямыми:

339.1

, ;

339.2

, ;

339.3

 , .

340

Составить уравнения прямых, которые проходят через точку Р(2; -1) и вместе с прямыми , образуют равнобедренные треугольники.

341

Определить, лежат ли точки М(1; -2) и начало координат в одном, в смежных или вертикальных углах, образованных при пересечении двух прямых:

341.1

, ;

341.2

, ;

341.3

 , .

342

Определить, лежат ли точки М(2; 3) и N(5; -1) в одном, в смежных или вертикальных углах, образованных при пересечении двух прямых:

342.1

, ;

342.2

, ;

342.3

, .

343

Определить, лежит ли начало координат внутри или вне треугольника, стороны которого даны уравнениями , , .

344

Определить, лежит ли точка М(-3; 2) внутри или вне треугольника стороны которого даны уравнениями , , .

345

Определить, какой из углов, острый или тупой, образованных двумя прямыми , содержит начало координат.

346

Определить, какой из углов, острый или тупой, образованный двумя прямыми , , содержит точку М(2; -5).

347

Составить уравнение биссектрисы угла между прямыми , , в котором лежит начало координат.

348

Составить уравнение биссектрисы угла между прямыми , , смежного с углом, содержащего начало координат.

349

Составить уравнение биссектрисы угла между прямыми , , в котором лежит точка М(1; -3).

350

Составить уравнение биссектрисы угла между прямыми , , смежного с углом, содержащим точку С(2; -1).

351

Составить уравнение биссектрисы острого угла, образованного двумя прямыми , .

352

Составить уравнение биссектрисы тупого угла, образованного двумя прямыми , .

Глава 15. Уравнение пучка прямых

353

Найти центр пучка прямых, данного уравнением .

354

Найти уравнение прямой, принадлежащей пучку прямых и

354.1

Проходящей через точку А(3; -1);

354.2

Проходящей через начало координат;

354.3

Параллельной оси Ox;

354.4

Параллельной оси Oy;

354.5

Параллельной прямой ;

354.6

Перпендикулярной к прямой .

355

Составить уравнение прямой, проходящей через точку пересечения прямых , и отсекающий на оси ординат отрезок b=-3. Решить задачу, не определяя координат точки пересечения данных прямых.

356

Составить уравнение прямой, которая проходит через точку пересечения прямых , и делит пополам отрезок, ограниченный точками M1(5; -6), M2(-1; -4). Решить задачу, не вычисляя координат точки пересечения данных прямых.

357

Дано уравнение пучка прямых . Написать уравнение прямой этого пучка, проходящей через центр масс однородной треугольной пластинки, вершины которой суть точки A(-1; 2), B(4; -4), C(6; -1).

358

Дано уравнение пучка прямых . Найти прямую этого пука, проходящую через середину отрезка прямой , заключенного между прямыми , .

359

Даны уравнения сторон треугольника , , . Не определяя координат его вершин, составить уравнения высот этого трегоульника.

(ВНИМАНИЕ. ИЗОБРАЖЕНИЕ РЕШЕНИЯ ОБРЕЗАНО ВНИЗУ. РЕШЕНИЕ НЕ ПОЛНОЕ).

360

Составить уравнение прямой, проходящей через точку пересечения прямых , под углом 450 к прямой . Решить задачу, не вычисляя координат точки пересечения данных прямых.

361

В треугольнике АВС даны уравнения высоты AN: , высоты BN: и стороны АВ: . Не определяя координат вершин и точки пересечения высот треугольника, составить уравнение двух других сторон и третьей высоты.

362

Составить уравнения сторон треугольника АВС, зная одну его вершину А(2; -1), а также уравнения высоты и биссектрисы , проведенных из одной вершины. Решить задачу, не вычисляя координат вершин В и С.

363

Дано уравнение пучка прямых . Найти прямые этого пучка, отрезки которых, заключенные между прямыми , , равны .

364

Дано уравнение пучка прямых . Доказать, что прямая принадлежит этому пучку.

365

Дано уравнение пучка прямых . Доказать, что прямая не принадлежит этому пучку.

366

Дано уравнение пучка прямых . Найти, при каком значении С прямая будет принадлежать этому пучку.

367

Дано уравнение пучка прямых . Найти, при каких значениях a прямая не будет принадлежать этому пучку.

368

Центр пучка прямых является вершиной квадрата, диагональ которого лежит на прямой . Составить уравнения сторон и второй диагонали этого квадрата.

369

Дано уравнение пучка прямых . Найти прямую этого пучка, отсекающую на координатных осях отличные от нуля отрезки равной величины (считая от начала координат).

370

Дано уравнение пучка прямых . Найти прямые этого пучка, отсекающие на координатных осях отрезки равной длины (считая от начала координат).

371

Дано уравнение пучка прямых . Найти прямые этого пучка, отсекающие от координатных углов треугольники с площадью, равной 9.

372

Дано уравнение пучка прямых . Доказать, что среди прямых этого пучка существует только одна прямая, отстоящая от точки Р(2; -3) на расстояние . Написать уравнение этой прямой.

373

Дано уравнение пучка прямых . Доказать, что среди прямых этого пучка нет прямой, отстоящей от точки Р(3; -1) на расстояние d=3.

374

Составить уравнение прямой, проходящей через точку пересечения прямых , и отстоящей от точки С(-1; 2) на расстояние d=5. Решить задачу, не вычисляя точки пересечения даных прямых.

375

Дано уравнение пучка прямых . Написать уравнения прямых этого пучка, которые вместе с прямыми , образуют равнобедренные треугольники.

376

Составить уравнение прямой, которая проходит через точку пересечения прямых , на одинаковых расстояниях от точек А(3; -2) и В(-1; 6). Решить задачу, не вычисляя координат точки пересечения данных прямых.

377

Даны уравнения двух пучков прямых , . Не определяя их центров, составить уравнение прямой, принадлежащей обоим пучкам.

378

Стороны АВ, ВС, CD, DA четырехугольника ABCD заданы соответственно уравнениями , , , . Не определяя координат вершин этого четырехугольника, составить уравнения его диагоналей AC и BD.

379

Центр пучка прямых является одной из вершин треугольника, две высоты которого даны уравнениями , . Составить уравнения сторон этого треугольника.

Глава 16. Полярное уравнение прямой

380

Вывести полярное уравнение прямой, зная ее расстояние от полюса p и полярный угол нормали .

Задача 0380

РЕШЕНИЕ. 1-Й СПОСОБ. На данной прямой s (рис.) возьмем произвольную точку М с полярными координатами и . Точку пересечения прямой s с ее нормалью обозначим буквой Р. Из прямоугольного треугольника ОРМ находим:

(1)

Мы получили уравнение с двумя переменными и , которму удовлетворяют координаты всякой точки М, лежащей на прямой s, и не удовлетворяют координаты никакой точки, не лежащей на этой прямой. Следовательно, уравнение (1) является уравнением прямой. Таким образом, задача решена.

2-Й СПОСОБ. Будем рассматривать декартову прямоугольную систему координат, положительная полуось абсцисс которой совпадает с полярной осью заданной полярной системы. В этой декартовой системе имеем нормальное уравнение прямой s:

(2)

Воспользуемся формулами преобразования полярных координат в декартовы:

, (3)

Подставив в уравнение (2) вместо х и у выражения (3), получим

или

.

381

Вывести полярное уравнение прямой, если даны:

381.1

Угол наклона прямой к полярной оси и длину перпендикуляра p,опущенного из полюса на эту пряму; написать уравнение этой прямой в случае , p=3;

381.2

Отрезок а, который отсекает прямая на полярной оси, осчитая от полюса, и полярный угол нормали этой прямой; написать уравнение этой прямой в случае а=2; ;

381.3

Угол наклона прямой к полярной оси и отрезок а, который отекает прямая на полярной оси, считая от полюса; написать уравнение этой прямой в случае , а=6.

382

Вывести полярное уравнение прямой, проходящей через точку M1(; ) и наклоненной к полярной оси под углом .

383

Вывести полярное уравнение прямой, проходящей через точку M1(; ), полярный угол нормали которой равен .

384

Составить уравнение прямой, проходящей через точки M1(; ) и M2(; ).

ЧАСТЬ 4. Геометрические свойства линий второго порядка

Глава 17. Окружность

385

Составить уравнение окружности в каждом из следующих случаев:

385.1

центр окружности совпадает с началом координат и ее радиус R=3;

385.2

центр окружности совпадает с точкой С(2; -3) и ее радиус R=7;

385.3

окружность проходит через начало координат и ее центр совпадает с точкой С(6; -8);

385.4

окружность проходит через точку А(2; 6) и ее центр совпадает с точкой С(-1; 2);

385.5

точки А(3; 2) и В(-1; 6) являются концами одного из диаметров окружности;

385.6

центр окружности совпадает с началом координат и прямая является касательной к окружности;

385.7

центр окружности совпадает с точкой С(1; -1) и прямая является касательной к окружности;

385.8

окружность проходит через точки А(3; 1) и В(-1; 3), а ее центр лежит на прямой ;

385.9

окружность проходит через три точки А(1; 1), В(1; -1), С(2; 0);

385.10

окружность проходит через три точки: М1(-1; 5), М2(-2; -2). М3(5; 5).

386

Точка С(3; -1) является центром окружности, отсекающей на прямой хорду, длина которой равна 6. Составить уравнение этой окружности.

387

Написать уравнения окружностей радиуса , касающихся прямой в точке М1(3; 1).

388

Составить уравнение окружности, касающейся прямых , , причем одна из них – в точке А(2; 1).

389

Составить уравнения окружностей, которые проходят через точку А(1; 0) и касаются прямых , .

390

Составить уравнение окружности, которая, имея центр на прямой , касается прямых , .

391

Составить уравнения окружностей, касающихся прямых , , причем одной из них – в точке М1(1; 2).

392

Составить уравнения окружностей, проходящих через начало координат и касающихся прямых , .

393

Составить уравнение окружностей, которые, имея центры на прямой , касаются прямых , .

394

Написать уравнения окружностей, проходящих через точку А(-1; 5) и касающихся прямых , .

395

Написать уравнения окружностей, касающихся прямых , , .

396

Написать уравнения окружностей, касающихся прямых , , .

397

Какие из нижеприводимых уравнений определяют окружности? Найти центр С и радиус R каждой из них:

397.1

 ;

397.2

 ;

397.3

;

397.4

;

397.5

;

397.6

;

397.7

;

397.8

;

397.9

;

397.10

 .

398

Установить, какие линии определяются следующими уравнениями. Изобразить эти линии на чертеже.

398.1

;

398.2

;

398.3

;

398.4

;

398.5

;

398.6

;

398.7

;

398.8

;

398.9

 ;

398.10

.

399

Установить, как расположена точка А(1; -2) относительно каждой из следующих окружностей – внутри, вне или на контуре:

399.1

;

399.2

;

399.3

;

399.4

;

399.5

.

400

Определить уравнение линии центров двух окружностей, заданных уравнениями:

400.1

и ;

400.2

и ;

400.3

и ;

400.4

и .

401

Составить уравнение диаметра окружности , перпендикулярного к прямой .

402

Вычислить кратчайшее расстояние от точки до окружности в каждом из следующих случаев:

402.1

А(6; -8), ;

402.2

В(3; 9), ;

402.3

С(-7; 2), .

403

Определить координаты точек пересечения прямой и окружности .

404

Определить, как расположена прямая относительно окружности (пересекает ли, касаетлся или проходит вне ее), если прямая и окружность заданы следующими уравнениями:

404.1

 , ;

404.2

 , ;

404.3

, .

405

Определить, при каких значениях углового коэффициента k прямая :

405.1

пересекает окружность ;

405.2

касается этой окружности;

405.3

проходит вне этой окружности.

406

Вывести условие, при котором прямая касается окружности .

407

Составить уравнние диаметра окружности , проходящего через середину хорды, отсекаемой на прямой .

408

Составить уравнение хорды окружности , делящейся в точке М(8,5; 3,5) пополам.

409

Определить длину хорды окружности , делящейся в точке А(1; 2) пополам.

410

Дано уравнение пучка прямых . Найти прямые этого пучка, на которых окружность отсекает хорды длиною .

411

Даны окружности , , пересекающиеся в точках М1(x1, y1), М2(x2, y2). Доказать, что любая окружность, проходящая через точки М1, М2, а также прямая М1М2 могут быть определены уравнением вида при надлежащем выборе числе и .

412

Составить уравнение окружности, проходящей через точку А(1; -1) и точки пересечения окружностей , .

413

Составить уравнение окружности, проходящей через начало координат и точки пересечения окружностей , .

414

Составить уравнение прямой, проходящей через точки пересечения окружностей , .

415

Вычислить расстояние от центра окружности до прямой, проходящей через точки пересечения окружностей , .

416

Определить длину общей хорды окружностей , .

417

Центр окружности лежит на прямой . Составить уравнение этой окружности, если известно, что она проходит через точки пересечения окружностей , .

418

Составить уравнение касательной к окружности в точке А(-1; 2).

419

Составить уравнение касательной к окружности в точке А(-5; 7).

420

На окружности найти точку М1, ближайшую к прямой , и вычислить расстояние d от точки М1 до этой прямой.

421

Точка М1(x1, y1) лежит на окружности . Составить уравнение касательной к этой окружности в точке М1.

422

Точка М1(x1, y1) лежит на окружности . Составить уравнение касательной к этой окружности в точке М1.

423

Определить острый угол, образованный при пересечении прямой и окружности (углом между прямой и окружности называется угол между прямой и касательной к окружности, проведенной к точке их пересечения).

424

Определить, при каким углом пересекаются окружности , (углом между окружностями называется угол между их касательными в точке пересечения).

425

Вывести условие, при котором окружности, пересекаются под прямым углом.

426

Доказать, что окружности , пересекаются под прямым углом.

427

Из точки А(5/3; -5/3) проведены касательной к окружности . Составить их уравнения.

428

Из точки А(1; 6) проведены касательные к окружности . Составить их уравнения.

429

Дано уравнение пучка прямых . Найти прямые этого пучка, которые касаются окружности .

430

Из точки А(4; 2) проведены касательные к окружности . Определить угол, образованный этими касательными.

431

Из точки Р(2; -3) проведены касательные к окружности . Составить уравнение хорды, соединяющий точки касания.

432

Из точки С(6; -8) проведены касательные к окружности . Вычислить расстояние d от точки С до хорды, соединяющей точки касания.

433

Из точки Р(-9; 3) проведены касательные к окружности . Вычислить расстояние d от центра окружности до хорды, соединяющей точки касания.

434

Из точки Р(4; -4) проведены касательные к окружности . Вычислить длину d хорды, соединяющей точки касания.

435

Вычислить длину касательной, проведенной из точки А(1; -2) к окружности .

436

Составить уравнение касательных к окружности , параллельных прямой .

437

Составить уравнения касательных к окружности , перпендикулярных к прямой .

438

Составить уравнение окружности в полярных координатах в полярных координатах по данному радиусу R и полярным координатам центра C(R, ).

439

Составить уравнение окружности в полярных координатах по данному радиусу R и полярным координатам центра окружности:

439.1

C(R, 0);

439.2

C(R, );

439.3

C(R, );

439.4

C(R, ).

440

Определить полярные координаты центра и радиус каждой из следующих окружностей:

440.1

 ;

440.2

;

440.3

;

440.4

 ;

440.5

;

440.6

;

440.7

 ).

441

Окружности заданы уравнениями в полярных координатах. Составить их уравнения в декартовых прямоугольных координатах при условии, что полярная ось совпадает с положительной полуосью Ох, а полюс – с началом координат.

441.1

 ;

441.2

;

441.3

.

442

Окружности заданы уравнениями в декартовых прямоугольных координатах. Составить уравнения этих окружностей в полярных координатах при условии, что полярная ось совпадает с положительной полуосью Ох, а полюс – с началом координат.

442.1

;

442.2

;

442.3

;

442.4

;

442.5

.

443

Составить полярное уравнение касательной к окружности в точке М1(R, ).

Глава 18. Эллипс

444

Составить уравнение эллипса, фокусы которого лежат на оси абсцисс симметрично относительно начала координат, зная, кроме того, что:

444.1

его полуоси ранвы 5 и 2;

444.2

его большая ось равна 10, а расстояние между фокусами 2c=8;

444.3

его малая ось равна 24, а расстояние между фокусами 2c=10;

444.4

расстояние между его фокусами 2c=6 и эксцентриситет e=3/5.

444.5

его большая ось равна 20, а эксцентриситет e=3/5.

444.6

его малая ось равна 10, а эксцентриситет e=12/13;

444.7

расстояние между его директрисами равно 5 и расстояние между фокусами 2c=4;

444.8

его большая ось равна 8, а расстояние между директрисами равно 16;

444.9

его малая ось равна 6, а расстояние между директрисами равно 13;

444.10

расстояние между его директрисами равно 32 и e=1/2.

445

Составить уравнение эллипса, фокусы которого лежат на оси ординат симметрично начала координат, зная, кроме того, что:

445.1

его полуоси равны соответственно 7 и 2;

445.2

его большая ось равна 10, а расстояние между фокусами 2c=8;

445.3

расстояние между его фокусами 2c=24 и эксцентриситет e=12/13.

445.4

его малая ось равна 16, а эксцентриситет e=3/5.

445.5

расстояние между его фокусами 2c=6 и расстояние между директрисами равно 50/3;

445.6

расстояние между его директрисами равно 32/3 и эксцентриситет e=3/4.

446

Определить полуоси каждого из следующих эллипсов:

446.1

 ;

446.2

;

446.3

;

446.4

;

446.5

 ;

446.6

;

446.7

;

446.8

;

446.9

;

446.10

.

447

Дан эллипс . Найти его полуоси, фокусы, эксцентриситет, уравнения директрис.

448

Вычислить площадь четырехугольника, две вершины которого лежат в фокусах эллипса , а две другие совпадают с концами его малой оси.

449

Дан эллипс . Найти его полуоси, фокусы, эксцентриситет, уравнения директрис.

450

Вычислить площадь четырехугольника, две вершины которого лежат в фокусах эллипса , две другие лежат с концами его малой оси.

451

Вычислить расстояние от фокуса F(c; 0) эллипса до односторонней с этим фокусом директрисы.

452

Пользуясь одним циркулем, построить фокусы эллипса (считая, что изображены оси координат и задана масштабная единица).

453

На эллипсе найти точку, абсцисса которых равна –3.

454

Определить, какие из точек A1(-2; 3), A2(2; -2), A3(2; -4), A4(-1; 3), A5(-4; -3), A6(3; -1), A7(3; -2), A8(2; 1), A9(0; 15), A10(0; -16) лежат на эллипсе , какие внутри и какие вне его.

455

Установить, какие линии опеределяются следующими уравнениями. Изобразить эти линии на чертеже.

455.1

;

455.2

;

455.3

;

455.4

.

456

Эксцентриситет эллипса e=2/3, фокальный радиус точки М эллипса равен 10. Вычислить расстояние от точки М до односторонней с этим фокусом директрисы.

457

Эксцентриситет эллипса e=2/5, расстояние от точки эллипса до директрисы равно 20. Вычислить расстояние от точки М до фокуса, односторонней с этой директрисой.

458

Дана точка М1(2; -5/3) на эллипсе ; составить уравнения прямых, на которых лежат фокальные радиусы точки М1.

459

Убедившись, что точка M1(-4; 2,4) лежит на эллипсе , определить фокальные радиусы точки М1.

460

Эксцентриситет эллипса e=1/3, центр его совпадает с началом координат, один из фокусов (-2; 0). Вычислить расстояние от точки М1 эллипса с абсциссой, равной 2, до директрисы, односторонней с данным фокусом.

461

Эксцентриситет эллипса e=1/2, центр его совпадает с началом координат, одна из директрис дана уравнением x=16. Вычислить расстояние от точки M1 эллипса с абсциссой, равной –4, до фокуса, одностороннего с данной директрисой.

462

Определить точки эллипса , расстояние которых до правого фокуса равно 14.

463

Определить точки эллипса , расстояние которых до левого фокуса равно 2,5.

464

Через фокус эллипса проведен перпендикуляр к его большой оси. Определить расстояния от точек пересечения этого перпендикуляра с эллипсом до фокусов.

465

Составить уравнения эллипса, фокусы которого расположены на оси абсцисс симметрично относительно начала координат, если даны:

465.1

точка М1(; 2) эллипса и его малая полуось b=3;

465.2

точка М1(2; -2) эллипса и его большая полуось a=4;

465.3

точки М1(4; ) и М2(; 3) эллипса;

465.4

точка М1(; -1) эллипса и его эксцентриситет e=2/3;

465.5

точка М1(2; -5/3) эллипса и его эксцентриситет e=2/3;

465.6

точка М1(8; 12) эллипса и расстояние r1=20 от нее до левого фокуса.

465.7

точка М1(; 2) эллипса и расстояние между его директрисами, равное 10.

466

Определить эксцентриситет e эллипса, если:

466.1

его малая ось видна из фокусов под углом 600;

466.2

отрезок между фокусами виден и вершин малой оси под прямым углом;

466.3

расстояние между директрисами в три раза больше расстояния между фокусами;

466.4

отрезок перпендикуляра, опущенного из центра эллипса на его директрису, делится вершиной эллипса пополам.

467

Через фокус F эллипса проведен перпендикуляр к его большой оси (см. рис.). Определить, при каком значении эксцентриситета эллипса отрезки и будут параллельны.

468

Составить уравнение эллипса с полуосями a, b и центром C(x0, y0), если известно, что оси симметрии эллипса параллельны осям координат.

469

Эллипс касается оси абсцисс в точке А(3; 0) и оси ординат в точке В(0; -4). Составить уравнение этого эллипса, зная, что его оси симметрии параллельны координатным осям.

470

Точка С(-3; 2) является центром эллипса, касающегося обеих координатных осей. Составить уравнение этого эллипса, зная, что его оси симметрии параллельны координатным осям.

471

Установить, что каждое из следующих уравнений определяет эллипс, и найти координаты его центра С, полуоси, эксцентриситет и уравнения директрис:

471.1

;

471.2

;

471.3

.

472

Установить, какие линии определяются следующими уравнениями. Изобразить эти линии на чертеже.

472.1

 ;

472.2

;

472.3

;

472.4

.

473

Составить уравнение эллипса, зная, что:

473.1

его большая ось равна 26 и фокусы суть F1(-10; 0), F2(14;0);

473.2

его малая ось равна 2 и фокусы суть F1(-1; -1), F2(1; 1);

473.3

его фокусы суть F1(-2; 3/3), F2(2; -3/2) и эксцентриситет e=.

473.4

его фокусы суть F1(1; 3), F2(3; 1) и расстояние между директрисами равно .

474

 

Составить уравнение эллипса, если известны его эксцентриситет , фокус F (-4; 1) и уравнение соответствующей директрисы

475

Составить уравнение эллипса, если известны его эксцентриситет e=1/2, фокус F(-4; 1) и уравнение соответствующей директрисы .

476

Точка А(-3; -5) лежит на эллипсе, фокус которого F(-1; -4), а соответствующая директриса дана уравнением . Составить уравнение этого эллипса.

477

Составить уравнение эллипса, если известны его эксцентриситет e=1/2, фокус F(3; 0) и уравнение соответствующей директрисы .

478

Точка M1(2; -1) лежит на эллипсе, фокус которого F(1; 0), а соответствующая директриса дана уравнением . Составить уравнение этого эллипса.

479

Точка M1(3; -1) является концом малой оси эллипса, фокусы которого лежат на прямой . Составить уравнение этого эллипса, зная его эксцентриситет e=.

480

Найти точки пересечения прямой и эллипса .

481

Найти точки пересечения прямой и эллипса .

482

Найти точки пересечения прямой и эллипса .

483

Определить, как расположена прямая относительно эллипса: пересекает ли, касается или проходит вне его, если прямая и эллипс заданы следующими уравнениями:

483.1

, ;

483.2

, ;

483.3

, .

484

Определить, при каких начениях m прямая :

484.1

пересекает эллипс ;

484.2

касается его;

484.3

проходит вне этого эллипса.

485

Вывести условие, при котором прямая касается эллипса .

486

Составить уравнение касательной к эллипсу в его точке M1(x1; y1).

487

Доказать, что касательные к эллипсу , проведенные в концах одного и того же диаметра, параллельны. (Диаметром эллипса называется его хорда, проходящая через его центр).

488

Составить уравнения касательных к эллипсу, параллельных прямой .

489

Составить уравнения касательных к эллипсу , перпендикулярных к прямой .

490

Провести касательные к эллипсу параллельно прямой и вычислить расстояние d между ними.

491

На эллипсе найти точку М1, ближайшую к прямой , и вычислить расстояние d от точки М1 до этой прямой.

492

Из точки А(10/3; 5/3) проведены касательные к эллипсу . Составить их уравнения.

493

Из точки С(10; -8) проведены касательные к эллипсу . Составить уравнение хорды, соединяющей точки касания.

494

Из точки Р(-16; 9) проведены касательные к эллипсу . Вычислить расстояние d от точки Р до хорды эллипса, соединяющей точки касания.

495

Эллипс проходит через точку А(4; -1) и касается прямой . Составить уравнение этого эллипса при условии, что его оси совпадают с осями координат.

496

Составить уравнение эллипса, касающегося двух прямых , , при условии, что его ося совпадают с осями координат.

497

Доказать, чо произведение расстояний от центра эллипса до точки пересечения любой его касательной с фокальной осью и до основания перпендикуляра, опущенного из точки касания на фокульную ось, если величина постоянная, равная квадрату большой полуоси эллипса.

498

Доказать, что произвдение расстояний от фокусов до любой касательной к эллипсу равно квадрату малой полуоси.

499

Прямая касается эллипса, фокусы которого находятся в точках F1(-3; 0), F2(3; 0). Составить уравнение этого эллипса.

500

Составить уравнение эллипса, фокусы которого расположены на оси абсцисс симметрично относительно начала координат, если известны уравнение касательной к эллипсу и его малая полуось b=2.

501

Доказать, что прямая, касающаяся эллипса в некоторой точке М, составляет равные углы с фокальными радиусами F1M, F2M и проходит вне угла F1MF2.

502

Из левого фокуса эллипса под тупым углом к оси Ox направлен луч света. Известно, что . Дойдя до эллипса, луч на него отразился. Составить уравнение прямой, на которой лежит отраженный луч.

503

Определить точки пересечения эллипсов , .

504

Убедившись, что эллипсы , () пересекаются в четырех точках, лежающих на окружности с центром в начале координат, определить радиус R этой окружности.

505

Плоскости и образуют угол =300. Опредлить полуоси эллипса, полученного проектированием на плоскость окружности радиуса R=10,лежащей на плоскости .

506

Эллипс, малая полуось которого равна 6, является проекцией окружности радиуса R=12. Опредилть угол между плоскостями, в которых лежат эллипс и окружность.

507

Направляющей круглого цилиндра является окружность радиуса R=8. Определить полуоси эллипса, полученного в сечении этого цилиндра плоскостью, наклоненной к его оси под уголом =300.

508

Направляющей круглого цилиндра является окружность радиуса R=. Определить, под каким углом к оси цилиндра нужно его пересечь плоскостью, чтобы в сечении получить эллипс с большой полуосью a=2.

509

Равномерным сжатием (или равномерным растяжением) плоскости к оси абсцисс называется такое преобразование точек плоскости, при котором произвольная точка M(x; y) перемещается в точку M’(x’; y’) (рис.1 ) так, что x’=x, y’=qy, где q>0 – постоянная, называемая коэффициентом равномерного сжатия. Аналогично рпи помощи уравнения x’=qx, y’=y определяется равномерное сжатия плоскости к оси Oy (рис. 2). Определить, в какую линию преобразуется окружность , если коэффициент равномерного сжатия плоскости к оси абсцисс q=4/5.

510

Коэффициент равномерного сжатия плоскости к оси Oy равен 3/4. Определить уравнение линии, в которую при таком сжатии преобразуется эллипс .

511

Найти уравнение линии, в которую преобразуется эллипс при двух последовательных равномерных сжатиях плоскости к координатным осям, если коэффициенты равномерного сжатия плоскости к осям Ox и Oy равны соответственно 4/3 и 6/7.

512

Определить коэффициент q равномерного сжатия плоскости к оси Ox, при котором эллипс преобразуется в эллипс .

513

Определить коэффициент q равномерного сжатия плоскости к оси Oy, при котором эллипс преобразуется в эллипс .

514

Определить коэффициенты q1, q2 двух последовательных равномерных сжатий плоскости к осям Ox и Oy, при которых эллипс преобразуется в окружность .

Глава 19. Гипербола

515

Составить уравнение гиперболы, фокусы которой расположены на оси абсцисс симметрично относительно начала координат, зная, кроме того, что:

515.1

ее оси 2a=10 и 2b=8;

515.2

расстояние между фокусами 2c=10 и ось 2b=8;

515.3

расстояние между фокусами 2c=6 и эксцентриситет e=3/2;

515.4

ось 2a=16 и эксцентриситет e=5/4;

515.5

уравнения асимптот и расстояние между фокусами 2c=20;

515.6

расстояние между директрисами равно 228/13 и расстояние между фокусами 2c=26;

515.7

расстояние между директрисами равно 32/5 и ось 2b=6;

515.8

расстояние между директрисами равно 8/3 и эксцентриситет e=3/2;

515.9

уравнения асимптот и расстояние между директрисами равно 64/5;

516

Составить уравнение гиперболы, фокусы которого расположены на оси ординат симметрично относительно начала координат, зная, кроме того, что:

516.1

ее полуоси a=6, b=18 (буквой а мы обозначаем полуось гиперболы, расположенной на оси абсцисс);

516.2

расстояние между фокусами 2с=10 и эксцентриситет e=5/3;

516.3

уравнения асимптот и расстояние между вершинами равно 48;

516.4

расстояние между директрисами равно 50/7 и эксценриситет e=7/5;

516.5

уравнения асимптот и расстояние между директрисами равно 32/5.

517

Определить полуоси а и b каждой из следующих гипербол:

517.1

;

517.2

;

517.3

;

517.4

;

517.5

 ;

517.6

;

517.7

.

518

Дана гипербола . Найти: полуоси а и b, фокусы, эксцентриситет, уравнения асимптот, уравнения директрис.

519

Дана гипербола . Найти: полуоси а и b, фокусы, эксцентриситет, уравнения асимптот, уравнения директрис.

520

Вычислить площадь треугольника, образованного асимптотами гиперболы и прямой .

521

Установить, какие линии определяются следующими уравнениями. Изобразить эти линии на чертеже.

521.1

 ;

521.2

;

521.3

 ;

521.4

.

522

Дана точка M1(10; ) на гиперболе . Составить уравнения прямых, на которых лежат фокальные радиусы точки М1.

523

Убедившись, что точка М1(-5; 9/4) лежит на гиперболе , определить фокальные радиусы точки М1.

524

Эксцентриситет гиперболы e=2, фокальный радиус ее точки М, проведенный из некоторого фокуса, равен 16.

Вычислить расстояние от точки М до односторонней с этим фокусом директрисы.

525

Эксцентриситет гиперболы e=3, расстояние от точки М гиперболы до директрисы e=3, расстояние от точки М гиперболы до директрисы равно 4. Вычислить расстояние от точки М до фокуса, одностороннего с этой директрисой.

526

Эксцентриситет гиперболы e=2, центр ее лежит в начале координат, один из фокусов F(12; 0). Вычислить расстояние от точки М1 гиперболы с абсциссой, равной 13, до директрисы, соответствующей заданному фокусу.

527

Эксцентриситет гиперболы e=3/2, центр ее лежит в начале координат, одна из директрис дана уравнением x=-8. Вычислить расстояние от точки М1 гиперболы с абсциссой, равной 10, до фокуса, соответствующего заданной директрисе.

528

Определить точки гиперболы , расстояние от которых до правого фокуса равно 4,5.

529

Определить точки гиперболы , расстояние которых до левого фокуса равно 7.

530

Через левый фокус гиперболы проведен перпендикуляр к ее оси, содержащей вершины. Определить расстояние от фокусов до точек пересечения этого перпендикуляра с гиперболой.

531

Пользуясь одним циркулем, построить фокусы гиперболы (считая, что оси координат изображены и масштабная единица задана).

532

Составить уравнение гиперболы, фокусы которой лежат на оси абсцисс симметрично относительно начала координат, если даны:

532.1

точки M1(6; -1), M2(-8; ) гиперболы;

532.2

точка М1(-5; 3) гиперболы и эксцентриситет e=;

532.3

точка М1(9/2; -1) гиперболы с уравнения асимптот ;

532.4

точка М1(-3; 5/2) гиперболы и уравнения директрис ;

532.5

уравнения асимптот и уравнения директрис .

533

Определить эксцентриситет равносторонней гиперболы.

534

Определить эксцентриситет гиперболы, если отрезок между ее вершинами виден из фокусов сопряженной гиперболы под углом 600.

535

Фокусы гиперболы совпадают с фокусами эллипса . Составить уравнение гиперболы, если ее эксцентриситет e=2.

536

Составить уравнение гиперболы, фокусы которой лежат в вершинах эллипса , а директрисы проходят через фокусы этого эллипса.

537

Доказать, что расстояние от фокуса гиперболы до ее асимптоты равно b.

538

Доказать, что произведение расстояний от любой точки гиперболы до двух ее асимптот есть величина постоянная, равная .

539

Доказать, что площадь параллелограмма, ограниченного асимптотами гиперболы и прямыми, проведенными через любую ее точку параллельно асимптотами, есть величина постоянная, равная ab/2.

540

Составить уравнение гиперболы, если известны ее полуоси a и b, центр C(x0; y0) и фокусы расположены на прямой:

540.1

параллельной оси Ox;

540.2

параллельной оси Oy.

541

Установить, что каждое из следующих уравнений определяет гиперболу, и найти координаты ее центра С, полуоси, эксцентриситет, уравнения асимптот и уравнения директрис:

541.1

 ;

541.2

;

541.3

.

542

Установить, какие линии определяются следующими уравнениями. Изобразить эти линии на чертеже.

542.1

;

542.2

;

542.3

;

542.4

.

543

Составить уравнение гиперболы, зная, что:

543.1

расстояние между ее вершинами равно 24 и фокусы суть F1(-10; 2), F2(16; 2);

543.2

фокусы суть F1(3; 4), F2(-3; -4) и расстояние между директрисами равно 3,6;

543.3

угол между асимптотами равен 900 и фокусы суть F1(4; -4), F2(-2; 2).

544

Составить уравнение гиперболы, если известны ее эксцентриситет e=5/4, фокус F(5; 0) и уравнение соответствующей директрисы .

545

Составить уравнение гиперболы, если известны ее эксцентриситет e=13/12, фокус F(0; 13) и уравнение соответствующей директирсы .

546

Точка А(-3; -5) лежит на гиперболе, фокус которой F(-2; -3), а соответствующая директриса дана уравнением . Составить уравнение этой гиперболы.

547

Составить уравнение гиперболы, если известны ее эксцентриситет e=, фокус F(2; -3) и уравнение соответствующей директрисы .

548

Точка М1(1; -2) лежит на гиперболе, фокус которой F(-2; 2), а соответстующая директриса дана уравнением . Составить уравнение этой гиперболы.

549

Дано уравнение равносторонней гиперболы . Найти ее уравнение в новой системе, приняв за оси координат ее асимптоты.

550

Установив, что каждое из следующих уравнений определяет гиперболу, найти для каждой из них центр, полуоси, уравнения асимптот и построить их на чертеже:

550.1

;

550.2

 ;

550.3

.

551

Найти точку пересечения прямой и гиперболы .

552

Найти точки пересечения прямой и гиперболы .

553

Найти точки пересечения прямой и гиперболы .

554

В следующих случаях определить, как расположена прямая относительно гиперболы: пересекает ли, касается или проходит вне ее:

554.1

 , ;

554.2

, ;

554.3

, .

555

Определить, при каких значениях m прямая :

555.1

пересекает гиперболу :

555.2

касается ее;

555.3

проходит вне этой гиперболы.

556

Вывести условие, при котором прямая касается гиперболы .

557

Составить уравнение касательной к гиперболе в ее точке M1(x1; y1).

558

Доказать, что касательные к гипербле, проведенные в концах одного и того же диаметра, параллельны.

559

Составить уравнения касательных к гиперболе , перпендикулярных к прямой .

560

Составить уравнения касательных к гиперболе , параллельных прямой .

561

Провести касательные к гиперболе параллельно прямой и вычислить расстояние d между ними.

562

На гиперболе найти точку М1, ближайшую к прямой , и вычислить расстояние d от точки М1 до этой прямой.

563

Составить уравнение касательной к гиперболе , проведенных из точки А(-1; -7).

564

Из точки С(1; -10) проведены касательные к гиперболе . Составить уравнение хорды, соединяющей точки касания.

565

Из точки Р(1; -5) проведены касательные к гиперболе . Вычислить расстояние d от точки Р до хорды гиперболы, соединяющей точки касания.

566

Гипербола проходит через точку А(; 3) и касается прямой . Составить уравнение этой гиперболы при условии, что ее оси совпадают с осями координат.

567

Составить уравнение гиперболы, касающейся прямых , , при условии, что ее оси совпадают с осями координат.

568

Убедившись, что точки пересечения эллипса и гиперболы являются вершинами прямоугольника, составить уравнения его сторон.

569

Даны гиперболы и какая-нибудь ее касательная, Р – точка пересечения касательной с осью Ох, Q – проекция точки касания на ту же ось. Доказать, что .

570

Доказать, что фокусы гиперболы расположены по разные стороны от любой ее касательной.

571

Доказать, что произведение расстояний от фокусов до любой касательной к гиперболе есть величина постоянная, равная b2.

572

Прямая касается гиперболы, фокусы которой находятся в точках F1(-3; 0), F2(3; 0). Составить уравнение этой гиперболы.

573

Составить уравнение гиперболы, фокусы которой расположены на оси абсцисс симметрично относительно начала координат, если известны уравнение касательной к гиперболе и расстояние между ее вершинами 2а=8.

574

Доказать, что прямая, касающаяся гиперболы в некоторой точке М, составляет равные углы с фокальными радиусами F1M, F2M и проходит внутри угла F1MF2.

575

Из правого фокусы гиперболы под углом (<<) к оси Ох направлен луч света. Известно, что . Дойдя до гиперболы, луч от нее отразился. Составить уравнение прямой, на которой лежит отраженный луч.

576

Доказать, что эллипс и гипербола, имеющие общие фокусы, пересекаются под прямым углом.

577

Коэффициент равномерного сжатия плоскости к оси Ох равен 4/3. Определить уравнение линии, в котороую при этом сжатии преобразуется гипербола .

578

Коэффициент равномерного сжатия плоскости к оси Оу равен 4/5. Определить уравнение линии, в которую при этом сжатии преобразуется гипербола .

579

Найти уравнение линии, в которую преобразуется гипербола при двух последовательных равноменых сжатиях плоскости к координатным осям, если коэффициенты равномерного сжатия плоскости к осям Ох и Оу соответствуют 2/3 и 5/3.

580

Определить коэффициент q равномерного сжатия плоскости к оси Ох, при котором гипербола преобразуется в гиперболу .

581

Определить коэффициент q равномерного сжатия плоскости к оси Оу, при котором гипербола преобразуется в гиперболу .

582

Определить коэффициенты q1, q2 двух последовательных равномерных сжатий плоскости к осям Ох и Оу, при которых гипербола преобразуется в гиперболу .

Глава 20. Парабола

583

Составить уравнение параболы, вершина которой находится в начале координат, зная, что:

583.1

парабола расположена в правой полуплоскости, симметрично относительно оси Ох и ее параметр р=3;

583.2

парабола расположена в левой полуплоскости симетрично относительно оси Ох и ее параметр р=0,5.

583.3

парабола расположена в верхней полуплоскости симметрично относительно оси Оу и ее параметр р=1/4.

583.4

парабола расположена в нижней полуплоскости симметрично оси Оу и ее параметр р=3.

584

Определить величину параметра и расположение относительно координатных осей следующих парабол:

584.1

 ;

584.2

 ;

584.3

 ;

584.4

.

585

Составить уравнение параболы, вершина которой находится в начале координат, зная, что:

585.1

парабола расположена симметрично относительно оси Ох и проходит через точку А(9; 6);

585.2

парабола расположена симметрично относительно оси Ох и проходит через точку В(-1; 3);

585.3

парабола расположена симметрично относительно оси Оу и проходит через точку С(1; 1);

585.4

парабола расположена симметрично относительно оси Оу и проходит через точку D(4; -8).

586

Стальной трос подвешен за два конца; точки крепления расположены на одинаковой высоте; расстояние между ними равно 20 см. Величина его прогиба на расстоянии 2 м от точки крепления, считая по горизонтали, равна 14,4 см. Определить величину прогиба этого троса в середине между точками крепления, приближенно считая, что трос имеет форму дуги параболы.

587

Составить уравнение параболы, которая имеет фокус Е(0; -3) и проходит через начало координат, зная, что ее осью служит ось Оу.

588

Установить, какие линии определяются следующими уравнениями. Изобразить эти линии на чертеже.

588.1

;

588.2

;

588.3

 ;

588.4

;

588.5

;

588.6

;

588.7

;

588.8

 .

589

Найти фокус F и уравнение директрисы параболы .

590

Вычислить фокальный радиус точки М параболы , если абсцисса точки М равна 7.

591

Вычислить фокальный радиус точки М параболы , если ордината точки М равна 6.

592

На параболе найти точки, фокальный радиус которых равен 13.

593

Составить уравнение параболы, если дан фокус F(-7; 0) и уравнение директрисы .

594

Составить уравнение параболы, зная, что ее вершина совпадает с точкой (; ), параметр равен p, ось параллельна оси Ох и парабола простирается в бесконечность:

594.1

в положительном направлении оси Ох;

594.2

в отрицательном направлении оси Ох.

595

Составить уравнение параболы, зная, что ее вершина совпадает с точкой (; ), параметр равен p, ось параллельна оси Оу и парабола простирается в бесконечность:

595.1

в положительном направлении оси Оу (т.е. парабола является восходящей);

595.2

в отрицательном направлении оси Оу (т.е. парабола являетя нисходящей).

596

Установить, что каждое из следующих уравнений определяет параболу, и найти ее вершины А, величину параметра р и уравнение директрисы:

596.1

;

596.2

;

596.3

;

596.4

.

597

Установить, что каждое из следующих уравнений определяет параболу, и найти координаты ее вершины А и величину параметра р:

597.1

;

597.2

;

597.3

.

598

Установить, что каждое из следующих уравнений определяет параболу, и найти ее вершины А и величину параметра р:

598.1

;

598.2

;

598.3

.

599

Установить, какие линии определяются следующими уравнениями:

599.1

;

599.2

;

599.3

;

599.4

.

600

Составить уравнение параболы, если даны ее фокус F(4; 3) и директриса .

601

Составить уравнение параболы, если даны ее фокус F(4; 3) и директриса .

602

Составить уравнение параболы, если даны ее фокус F(2; -1) и директриса .

603

Даны вершина параболы А(6; -3) и уравнение ее директрисы . Найти фокус F этой параболы.

604

Даны вершина параболы А(-2; -1) и уравнение е директрисы . Составить уравнение этой параболы.

605

Определить точки пересечения прямой и параболы .

606

Определить точки пересечения прямой и параболы .

607

Определить точки пересечения прямой и параболы .

608

В следующих случаях определить, как расположена данная прямая относительно данной параболы – пересекает ли, касается или проходит вне ее:

608.1

, ;

608.2

, ;

608.3

 , .

609

Определить, при каких значениях углового коэффициента k прямая :

609.1

пересекает параболу ;

609.2

касается ее;

609.3

проходит вне этой параболы.

610

Вывести условие, при котором прямая касается параболы .

611

Доказать, что к параболе можно провести одну и только одну касательную с угловым коэффициентом .

612

Составить уравнение касательной к параболе в ее точке М1(x1; y1).

613

Составить уравнение прямой, которая касается параболы и параллельна прямой .

614

Составить уравнение прямой, которая касается параболы и перпендикулярна к прямой .

615

Провести касательную к параболе параллельно прямой и вычислить расстояние d между этой касательной и данной прямой.

616

На параболе найти точку М1, ближайшую к прямой , и вычислить расстояние d от точки М1 до этой прямой.

617

Составить уравнения касательных к параболе , проведенных из точки А(2; 9).

618

К параболе проведена касательная. Доказать, что вершина этой параболы лежит посередине между точкой пересечения касательной с осью Ох и проекцией точки касания на ось Ох.

619

Из точки А(5; 9) проведены касательные к параболе . Составить уравнение хорды, соединяющей точки касания.

620

Из точки Р(-3; 12) проведены касательные к параболе . Вычислить расстояние d от точки Р до хорды параболы, соединяющей точки касания.

621

Определить точки пересечения эллипса и параболы .

622

Определить точки пересечения гиперболы и параболы .

623

Определить точки пересечения парабол , .

624

Доказать, что прямая, касающаяся параболы в некоторой точке М, составляет равные углы с фокальным радиусом точки М и с лучом, который, исходя из М, идет параллельно оси параболы в ту сторону, куда парабола бесконечно простирается.

625

Из фокуса параболы под острым углом к оси Ох направлен луч света. Известно, что . Дойдя до параболы, луч от нее отразился. Составить уравнение прямой, на которой лежит отраженный луч.

626

Доказать, что две параболы, имеющую общую ось и общий фокус, расположенный между ее вершинами, пересекаются под прямым углом.

627

Доказать, что если две параболы со взаимно перпендикулярными осями пересекаются в четырех точках, то эти точки лежат на одной окружности.

Глава 21. Полярные уравнения эллипса, гиперболы и параболы

628

Дано уравнение эллипса . Составить его полярное уравнение, считая, что направление полярной оси совпадает с положительным направлением оси абсцисс, а полюс находится:

628.1

в левом фокусе эллипса;

628.2

в правом фокусе.

629

Дано уравнение гиперболы . Составить полярное уравнение ее правой ветви, считая, что направление полярной оси совпадает с положительным направлением оси абсцисс, а полюс находится:

629.1

в правом фокусе гиперболы;

629.2

в левом фокусе.

630

Дано уравнение гиперболы . Составить полярное уравнение ее левой ветви, считая, что направление полярной оси совпадает с положительным направлением оси абсцисс, а полюс находится:

630.1

в левом фокусе гиперболы;

630.2

в правом фокусе.

631

Дано уравнение параболы . Составить ее полярное уравнение, считая, что направление полярной оси совпадает с положительным направлением оси абсцисс, а полюс находится в фокусе параболы.

632

Определить, какие линии даны следующими уравнениями в полярных координатах:

632.1

;

632.2

;

632.3

 ;

632.4

 ;

623.5

;

632.6

.

633

Установить, что уравнение определяет эллипс, и найти его полуоси.

634

Установить, что уравнение определяет правую ветвь гиперболы, и найти ее полуоси.

635

Установить, что уравнение определяет эллипс, и составить полярные уравнения его директрис.

636

Установить, что уравнение определяет правую ветвь гиперболы, и составить полярные урвнения директрис и асимптот этой гиперболы.

637

На эллипсе найти точки, полярные радиус которых равен 6.

638

На гиперболе найти точки, полярные радиус которых равен 3.

639

На параболе найти точки:

639.1

с наименьшим полярным радиусом;

639.2

с полярным радиусом, равным параметру параболы.

640

Дано уравнение эллипса . Составить его полярное уравнение при условии, что направление полярной оси совпадает с положительным направлением оси абсцисс, а полюс находится в центре эллипса.

641

Дано уравнение гиперболы . Составить ее полярное уравнение при условии, что направление полярной оси совпадает с положительным направлением оси абсцисс, а полюс находится в центре гиперболы.

642

Дано уравнение параболы . Составить ее полярное уравнение при условии, что направление полярной оси совпадает с положительным направлением оси абсцисс, а полюс находится в вершине параболы.

Глава 22. Диаметры линий второго порядка

643

Составить уравнение диаметра эллипса , проходящего через середину его хорды, отсекаемой на прямой .

644

Составить уравнение хорды эллипса , проходящей через точку А(1; -2) и делящейся ею пополам.

645

Составить уравнения двух взаимно сопряженных диаметров эллипса , из которых один образует с осью Ох угол 450.

646

Составить уравнения двух взаимно двух взаимно сопряженных диаметров эллипса , из которых один параллелен прямой .

647

Составить уравнения двух взаимно сопряженных диаметров эллипса , из которых один перпендикулярен к прямой .

648

На чертеже изображен эллипс. Пользуясь циркулем и линейкой, построить его центр.

649

Доказать, что оси эллипса являются единственной парой его главных диаметров.

650

Пользуясь свойствами сопряженных диаметров, доказать, что каждый диаметр окружности является главным.

651

а). В эллипс вписан равнобедренный треугольник так, что его вершина совпадает с одной из вершин эллипса. Доказать, что основание этого треугольника параллельно одной из осей эллипса; б). Доказать, что стороны прямоугольника вписанного в эллипс,параллельны осям этого эллипса; в). На чертеже изображен эллипс. Пользуясь циркулем и линейкой, построить его главные диаметры.

652

Доказать, что хорды эллипса, соединяющие его произвольную произвольную точку с концами любого диаметра этого эллипса, праллельны паре его сопряженных диаметров.

653

а). Доказать, что сумма квадратов двух сопряженных полудиаметров эллипса есть величина постоянная (равная сумме квадратов его полуосей), б). Доказать, что площадь параллелограмма, построенного на двух сопряженных полудиаметрах эллипса, есть величина постоянная (равная площади прямоугольника, построенного на его полуосях).

654

Составить уравнение диаметра гиперболы , походящего через середину ее хорды, отсекаемой на прямой .

655

Дана гипербола . Составить уравнение ее хорды, которая проходит через точку А(3; -1) и делится точкой А пополам.

656

Составить уравнениядвух сопряженных диаметров гиперболы , из которых один проходит через точку А(8; 1).

657

Составить уравнения сопряженных диаметров гиперболы , угол между которыми равен 450.

658

На чертеже изображена гипербола. Пользуясь циркулем и линейкой, построить ее центр.

659

Доказать, что оси гиперболы являются единственной парой ее главных диаметров.

660

На чертеже изображена гипербола. Пользуясь циркулем и линейкой, построить ее главные диаметры.

661

Составить уравнение диаметра параболы , проходящего через середину ее хорды, отсекаемой на прямой .

662

Дана парабола . Составить уравнение ее хорды, которая проходит через точку А(2; 5) и делится точкой А пополам.

663

Доказать, что ось параболы является единственной ее главным диаметром.

664

На чертеже изображена парабола. Пользуясь циркулем и линейкой, построить ее главный диаметр.

Глава 5. Упрощение общего уравнения линии второго порядка. Уравнения некоторых кривых

Глава 23. Центр линии второго порядка

665

Установить, какие из следующих линий являются центральными (т.е. имеют единственный центр), какие не имеют центра, какие имеют бесконечно много центров:

665.1

 ;

665.2

;

665.3

;

665.4

;

665.5

;

665.6

;

665.7

;

665.8

 .

666

Установить, что следующие линии являются центральными, и для каждой из них найти координаты центра:

666.1

;

666.2

;

666.3

;

666.4

.

667

Установить, что каждая из следующих линий имеет бесконечно много центров; для каждой из них составить уравнение геометрического места центров:

667.1

;

667.2

;

667.3

 .

668

Установить, что следующие уравнения определяют центральные линии; преобразовать каждое из них путем переноса начала координат в центр:

668.1

;

668.2

 ;

668.3

 ;

668.4

.

669

При каких значениях m и n уравнение определяют:

669.1

центральную линию;

669.2

линию без центра;

669.3

линию, имеющую бесконечного много центров.

670

Дано уравнение линии . Определить, при каких значениях углового коэффициента k прямая :

670.1

пересекает эту линию в одной точке;

670.2

касается этой линии;

670.3

пересекает эту линию в двух точках;

670.4

не имеет общих точек с этой линией.

671

Составить уравнение линии второго порядка, которая, имея центр в начале координат, проходит через точку M(6; -2) и касается прямая в точке N(2; 0).

672

Точка Р(1; -2) является центром линии второго порядка, которая проходит через точку Q(0; -3) и касается линии Ох в начале координат. Составить уравнение этой линии.

Глава 24. Приведение уравнения центральной линии второго порядка к простейшему виду

673

Определить тип каждого из следующих уравнений; каждое из них путем параллельного переноса осей координат привести к простейшему виду; установить, какие геометрические образы они определяют, и изобразить на чертеже расположение этих образов относительно старых и новых осей координат:;

673.1

673.2

;

673.3

;

673.4

;

673.5

.

674

Каждое из следующих уравнений привести к простейшему виду; определить тип каждого из них; установить, какие геометрические образы они определяют, и изобразить на чертеже расположение этих образов отноительно старых и новых осей координат:

674.1

;

674.2

;

674.3

;

674.4

;

674.5

.

675

Определить тип каждого из следующих уравнений при помощи вычисления дискриминанта старших членов:

675.1

;

675.2

;

675.3

;

675.4

;

675.5

;

675.6

.

676

Каждое из следующих уравнений привести к каноническому виду; определить тип каждого из них; установить, какие геометрические образы они определяют; для каждого случая изобразить на чертеже оси первоначальной координатной системы; оси других координатных систем, которые вводятся по ходу решению, и геометрический образ, определяемый данным уравнением:

676.1

;

676.2

;

676.3

 ;

676.4

;

676.5

:

676.6

 .

677

То же задание, что и в предыдущей задаче, выполнить для уравнений:

677.1

;

677.2

;

677.3

;

677.4

;

677.5

;

677.6

;

677.7

;

677.8

.

678

Не проводя преобразования координат, установить, что каждое из следующих уравнений определяет эллипс, и найти величины его полуосей:

678.1

;

678.2

;

678.3

;

678.4

.

679

Не проводя преобразования координат, установить, что каждое из следующих уравнений определяет единственную точку (вырожденный эллипс), и найти ее координаты:

679.1

;

679.2

;

679.3

;

679.4

.

680

Не проводя преобразований координат, установить, что каждое из следующих уравнений определяет гиперболу, и найти величины ее полуосей:

680.1

;

680.2

 ;

680.3

;

680.4

.

681

Не проводя преобразований координат, установить, что каждое из следующих уравнений определяет пару пересекающихся прямых (вырожденную гиперболу), и найти их уравнения:

681.1

;

681.2

;

681.3

;

681.4

.

682

Не проводя преобразования координат, установить, какие геометрические образы определяются следующими уравнениями:

682.1

:

682.2

;

682.3

;

682.4

;

682.5

.

683

Для любого эллиптического уравнения доказать, что ни один из коэффициентов А и С не может обращаться в нуль и что они суть числа одного знака.

684

Доказать, что эллиптическое уравнение второй степени (>0) определяет эллипс в том и тольк в том случае, когда А и суть числа разных знаков.

685

Доказать, что эллиптическое уравнение второй степени (>0) является уравнением мнимого эллипса в том и только в том случае, когда А и суть числа одинаковых знаков.

686

Доказать, что эллиптическое уравнение второй степени (>0) определяет вырожденный эллипс (точку) в том и только в том случае, когда =0.

687

Доказать, что гиперболическое уравнение второй степени (<0) определяет гиперболу в том и только в том случае, когда .

688

Доказать, что гиперболическое уравнение второй степени (<0) определяет вырожденную гиперболу (пару пересекающихся прямых) в том и только в том случае, когда =0.

Глава 25. Приведение параболического уравнения к простейшему виду

689

Установить, что каждое из следующих уравнений является параболическим; каждое из них привести к простейшему виду; установить, какие геометрические образы они определяют; для каждого случая изобразить на чертеже оси первоначальной координатной системы, оси других координатных систем, которые вводятся по ходу решения, и геометрический образ, определяемый данным уравнением:

689.1

:

689.2

;

689.3

.

690

То же задание, что и в предыдущей задаче, выполнить для уравнений:

690.1

 ;

690.2

;

690.3

 .

691

Для любого параболического уравнения доказать, что коэффициенты А и С не могут быть числамы разных знаков и что они одновременно не могут обращаться в нуль.

692

Доказать, что любое параболическое уравнение может быть написано в виде . Доказать, что эллиптические и гиперболические уравнения в таком виде не могут быть написаны.

693

Установить, что следующие уравнения являются параболическими, и записать каждое из них в виде, указанном в задаче 692:

693.1

;

693.2

;

693.3

;

693.4

;

693.5

.

694

Доказать, что если уарвнение второй степени является параболическим и написано в виде , то дискриминант его левой части определяется формулой .

695

Доказать, что параболическое уравнение при помощи преобразования , , приводится к виду , где , , а - дискриминант левой части данного уравнения.

696

Доказать, что параболическое уравнение определяет параболу в том и только в том случае, когда . Доказать, что в этом случае параметр параболы определяется формулой .

697

Не проводя преобразований координат, установить, что каждое из следующих уравнений определяет параболу, и найти параметр этой параболы:

697.1

;

697.2

;

697.3

;

697.4

.

698

Доказать, что уравнение второй степени является уравнением вырожденной линии в том и только в том случае, когда =0.

699

Не проводя преобразований координат, установить, что каждое из следующих уравнений определяет пару параллельных прямых, и найти их уравнения:

699.1

;

699.2

;

699.3

.

700

Не проводя преобразований координат, установить, что каждое из следующих уравнений определяет одну прямую (пару слившихся прямых), и найти уравнение этой прямой:

700.1

;

700.2

;

700.3

 .

Глава 26. Уравнение некоторых кривых, встречающихся в математике и ее приложениях

701

Составить уравнение геометрического места точек, произведение расстояний от которых до двух данных точек F1(-c; 0), F2(c; 0) есть постоянная величина a2. Такое геометрическое место точек называется овалом Кассини (см. рис.).

702

Составить уравнение геометрического места точек, произведение расстояний от которых до двух данных точек F1(-а; 0), F2(а; 0) есть постоянная величина а2. Такое геометрическое место точек называется лемнискатой (см. рис.). (Уравнение лемнискаты сначала найти непосредственно, потом – рассматривая ее как частный вид овала Кассини). Составить также уравнение лемнискаты в полярных координатах, совмещая полярную ось с положительной полуосью Ох и полюс с началом координат.

703

Составить уравнение геометрического места оснований перпендикуляров,опущенных из начала координат на прямые, отсекающие от координатного угла треугольники постоянной площади S.

704

Доказать, что геометрическое место точек задачи 703 есть лемниската (см. задачу 702).

705

Луч а, в начальном положении совпадающий с полярной осью, вращается вокруг полюса О с постоянной угловой скоростью . Составить в даной системе полярных координат уравнение траектории точки М, которая, имея начальное положение в О, движется по лучу а равномерно со скоростью v (спираль Архимеда, (см. рис.).

706

Даны прямая и окружность радиуса r, которая проходит через начало координат О и касается данной прямой. Из точки О проведен луч, пересекающий данную окружность в точке В и данную прямую в точке С, на котором отложен отрезок ОМ=ВС (см. рис.). При вращении луча длина отрезка ОМ меняется и точка М описывает кривую, называемую циссоидой. Составить уравнение циссоиды.

707

Даны прямая x=a (a>0) и окружность радиуса а, проходящая через начало координат О и касающаяся данной прямой. Из точки О проведен луч, пересекающий окружность в точке А и данную прямую в точке В. Из точек А и В проведены прямые, параллельные соответственно осям Оу и Ох (см. рис.). Точка М пересечения этих прямых при вращении луча описывает кривую, называемую верзьерой. Составить ее уравнение.

708

Из точки А(-а; 0), где а>0, проведен луч АВ (см. рис.), на котором по обе стороны от точки В отложены отрезки BM, BN одинаковой длины b (b=const). При вращении луча точки M и N описывают кривую, называемую конхоидой. Составить ее уравнение сначала в полярных координатах, помещая полюс в точку А и направляя полярную ось в положительном направлении оси Ох, а затем перейти к данной системе декартовых прямоугольных координат.

709

Из точки А(-а; 0), где a>0, проведен луч АВ (см. рис.), на котором по обе стороны от точки В отложены отрезки BM и BN, равные ОВ. При вращении луча точки M и N описывают кривую, называемую строфоидой. Составить ее уравнение сначала в полярных координатах, помещая полюс в точке А и направляя полярную ось в положительном направлении оси Ох, а затем перейти к данной системе декартовых прямоугольных координат.

710

Из начала координат проведен луч, пересекающий данную окружность (а>0) в точке В (см. рис.); на луче по обе стороны от точки В отложены равные между собой отрезки BM и BN постоянной длины b. При вращении лча точки M и N описывают кривую, называемую улиткой Паскаля (см. рис.). Составить ее уравнение сначала в полярных координатах, совмещая полю с началом координат и полярную ось с положительной полуосью Ох, а затем перейти к данной системе декартовых прямоугольных координат.

711

Отрезок длины 2а движется так, что его концы все время находятся на координатных осях. Составить уравнение траектории основания М перпендикуляра, опущенного из начала координат на отрезок (см. рис.), сначала в полярных координатах, совмещая полюс с началом координат и полярную ось с положительной полуосью Ох, а затем перейти к данной системе декартовых прямоугольных координат. Точка М описывает кривую, называемую четырехлепестковой розой.

712

Отрезок длины а движется так, что его концы все время находятся на координатных осях. Через концы отрезка проведены прямые, параллельные координатным осям, до их взаимного пересечения в точке Р. Составить уравнение траектории основания М перпендикуляра, опущенного из точки Р на отрезок. Эта траектория называется астроидой.

713

Из точки В пересечения луча ОВ с окружностью опущен перпендикуляр ОМ. Вывести уравнение траектории точки М сначала в полярных координатах, совмещая полюс с началом координат и полярную ось с положительной полуосью Ох, а затем перейти к данной системе декартовых прямоугольных координат.

714

Нить, намотанная на окружность , разматывается так, что в точке В,где нить отделяется от окружности, она остается касательной к ней (см. рис.). Найти параметрические уравнения линии, описываемой концом нити, если начальным положением конца является точка А(а; 0), где а>0. Линия, о которой идет речь, называется эвольвентой окружности.

715

Круг радиуса а катится без скольжения по оси Ох. Траектория некоторой точки М окружности этого круга называется циклоидой (см. рис.). Вывести параметрические уравнения циклоиды, принимая в качестве параметра t угол, на который поворачивается катящаяся окружность вокруг своего центра; считать при этом, что в начальный момент (t=0) точка М находится в начале координат. Исключить параметр t из полученных уравнений.

716

Круг радиуса а катится без скольжения по окружности , оставаясь вне ее. Траектория некоторой точки М окружности катящегося круга называется кардиоидой (см. рис.). Вывести параметрические уравнения кардиоиды, выбирая в качестве параметра t угол наклона к оси Ох радиуса неподвижной окружности, проведенного в точку касания с подвижной. Считать при этом, что в начальный момент (t=0) точка М находится справа на оси Ох. Перейти к полярным координатам при условии, что направление полярной оси совпадает с положительным направлением оси абсцисс, а полюс находится в точке А. Доказать, что кардиоида есть частный вид улитки Паскаля (см. задачу 710).

717

Круг радиуса а катится без скольжения по окружности , оставаясь вне ее. Траектория некоторой точки М окружности катящегося круга называется эпициклоидой (см. рис.). Вывести параметрические уравнения эпициклоиды, выбирая в качестве параметра t угол наклона к оси Ох радиуса неподвижной окружности, проведенного в точку касания с подвижной; считать при этом, что в начальный момент (t=0) точка М находится справа на оси Ох. Доказать, что кардиоида (см. задачу 716) есть частный вид эпициклоиды.

718

Круг радиуса а катится без скольжения по окружности , оставаяь внутри нее. Траектория некоторой точки М окружности катящегося круга называется гипоциклоидой (см. рис.). Вывести параметрические уравнения гипоциклоиды, выбирая в качестве параметра t угол наклона к оси Ох радиуса неподвижной окружности, проведенного в точку касания с подвижной; считать при этом, что в начальный момент (t=0) точка М находится справа на оси Ох. Доказать, что астроида (см. задачу 712) есть частный вид гипоциклоиды.

Часть 2. Аналитическая геометрия в пространстве

Глава 6. Некоторые простейшие задачи аналитической геометрии в пространстве

Глава 27. Декартовы прямоугольные координаты в пространстве

719

Построить (в аксонометрической проекции) следующие точки по их декартовым координатам: A(3; 4; 6), B(-5; 3; 1), C(1; -3; -5), D(0; -3; 5), E(-3; -5; 0), F(-1; -5; -3).

720

Найти координаты проекций точек A(4; 3;5 ), B(-3; 2; 1), C(2; –3; 0), D(0; 0; -3): 1). На плоскость Oxy; 2). На плоскость Oxz, 3). На плоскость Oyz, 4). На ось абсцисс, 5). На ось ординат; 6). На ось апликат.

721

Найти координаты точек, симметричных точкам A(2; 3; 1), B(5; -3; 2), C(-3; 2; 1), D(a; b; c) относительно: 1). Плоскости Oxy, 2). Плоскости Oxz, 3). Плоскости Oyz, 4). Оси абсцисс, 5). Оси ординат, 6). Оси апликат, 7). Начала координат.

722

Даны четыре вершины куба A(-a; -a; -a), B(a; -a; -a), C(-a; a; -a), D(a; a; a). Определить его остальные вершины.

723

В каких октантах могут быть расположены точки, координаты которых удовлетворяют одному из следующих условий: 1). ; 2). ; 3). ; 4). ; 5). ; 6). .

724

В каких октантах могут быть расположены точки, если: 1). ; 2). ; 3). ; 4). ; 5). .

725

Найти центр шара радиуса R=3, который касается всех трех координатных плоскостей и расположен: 1). Во втором октанте, 2). В пятом октанте, 3). В шестом октанте, 4). В седьмом октанте, 5). В восьмом октанте.

Глава 28. Расстояние между двумя точками. Деление отрезка в данном отношении

726

Даны точки A(1; -2; -3), B(2; -3; 0), C(3; 1; -9), D(-1; 1; -12). Вычислить расстояние между 1). А и С, 2). B и D, 3). C и D.

727

Вычислить расстояния от начала координат О до точек A(4; -2; -4), B(-4; 12; 6), C(12; -4; 3), D(12; 16; -15).

728

Доказать, что треугольник с вершинами A(3; -1; 2), B(0; -2; 2), C(-3; 2; 1) равнобедренный.

729

Доказать, что треугольник с вершинами A1(3; -1; 6), A2(-1; 7; -2), A3(1; -3; 2) прямоугольный.

730

Определить, есть ли тупой угол среди внутренних углов треугольника с вершинами M1(4; -1; 4), M2(0; 7; -4), M3(3; 1; -2).

731

Доказать, что внутренние углы треугольника M(3; -2; 5), N(-2; 1; -3), P(5; 1; -1) острые.

732

На ось абсцисс найти точку, расстояние от которой до точки А(-3; 4; 8) равно 12.

733

На оси ординат найти точку, равноудаленную отточек А(1; -3; 7) и В(5; 7; -5).

734

Найти центр C и радиус R шаровой поверхности, которая проходит через точку P(4; -1; -1) и касается всех трех координатных плоскостей.

735

Даны вершины M1(3; 2; -5), M2(1; -4; 3), M3(-3; 0; 1) треугольника. Найти середины его сторон.

736

Даны вершины A(2; -1; 4). B(3; 2; -6), C(-5; 0; 2) треугольника. Вычислить длину его медианы, проведенной из вершины А.

737

Центр масс однородного стержня находится в точке С(1; -1; 5), один из его концов есть точка A(-2; -1; 7). Определить координаты другого конца стержня.

738

Даны две вершины A(2; -3; -5), B(-1; 3; 2) параллелограмма ABCD и точка пересечения его диагоналей E(4; -1; 7). Определить две другие вершины этого параллелограмма.

739

Даны три вершины A(3; -4; 7), B(-5; 3; -2), C(1; 2; -3) параллелограмма ABCD. Найти его четвертую вершину D, противоположную B.

740

Даны три вершины A(3; -1; 2), B(1; 2; -4), C(-1; 1; 2) параллелограмма ABCD. Найти его четвертую вершину D.

741

Отрезок прямой, ограниченный точками A(-1; 8; 3), B(9; -7; -2), разделен точками C, D, E. F на пять равных частей. Найти координаты этих точек.

742

Определить координаты концов отрезка, который точками C(2; 0; 2), D(5; -2; 0) разделен на три равные части

743

Даны вершины треугольника A(1; 1; -1), B(2; -1; 3), C(-4; 7; 5). Вычислить длину биссектрисы его внутреннего угла при вершине B.

744

Даны вершины треугольника A(1; -1; -3), B(2; 1; -2), C(-5; 2; -6). Вычислить длину биссектрисы его внутреннего угла при вершине А.

745

В вершинах тетраэдра A(x1, y1, z1), B(x2, y2, z2), C(x3, y3, z3), D(x4, y4, z4) сосредоточены равные массы. Найти координаты центра масс этой системы.

746

В вершинах тетраэдра A1(x1, y1, z1), A2(x, y2, z2), A3(x3, y3, z3), A4(x4, y4, z4) сосредоточены массы m1, m2, m3, m4. Найти координаты центра масс этой системы.

747

Прямая проходит через две точки M1(-1; 6; 6) и M2(3; -6; -2). Найти точки ее пересечения с координатными плоскостями.

Глава 7. Векторная алгебра

Глава 29. Понятие вектора. Проекция вектора

748

Вычислить модуль вектора ={6; 3; -2}.

749

Даны две координаты вектора X=4, Y=-12. Определить его третью координату Z при условии, что =13.

750

Даны точки A(3; -1; 2), B(-1; 2; 1). Найти координаты векторов и .

751

Определить точку N, с которой совпадает конец вектора ={3; -1; 4}, если его начало совпадает с точкой М(1; 2; -3).

752

Определить начало вектора ={2; -3; -1}, если его конец совпадает с точкой (1; -1; 2).

753

Дан модуль вектора =2 и углы =450, =600, =1200. Вычислить проекции вектора на координатные оси.

754

Вычислить направляющие косинусы вектора ={12; -15; -16}.

755

Вычислить направляющие косинусы вектора ={3/13; 4/13; 12/13}.

756

Может ли вектор составлять с координатными осями следующие углы:

756.1

 =450, =600, =1200;

756.2

 =450, =1350, =600;

756.3

 =900, =1500, =600.

757

Может ли вектор составлять с двумя координатными осями следующие углы:

757.1

=300, =450;

757.2

=600, =600:

757.3

=1500, =300.

758

Вектор составляет с осями Ox и Oz углы =1200 и =450. Какой угол он составляет с осью Oy?

759

Вектор составляет с координатными осями Ox и Oy углы =600, =1200. Вычислить его координаты при условии, что =2.

760

Определить координаты точки М, если ее радиус-вектор составляет с координатными осями одинаковые углы и его модуль равен 3.

Глава 30. Линейные операции над векторами

761

По данным векторам и построить каждый из следующих векторов:

1). , 2). , 3). , 4). .

762

Даны =13, =19 и =24. Вычислить .

763

Даны =11, =23 и =30. Определить .

764

Векторы и взаимно перпендикулярны, причем =5, =12. Определить и .

765

Векторы и образуют угол =600, причем=5 и =8. Определить и .

766

Векторы и образуют угол =1200, причем =3 и =5. Определить и .

767

Какому условию должны удовлетворять векторы и , чтобы имели место следующие соотношения:

767.1

;

767.2

;

767.3

.

768

Какому условию должны удовлетворять векторы и , чтобы вектор делил пополам угол между векторами и .

769

По данным векторам и построить каждый из следующих векторов:

769.1

;

769.2

;

769.3

;

769.4

.

770

В треугольнике АВС вектор и вектор . Построить каждый из следующих векторов. Принимая в качестве масштабной единицы , построить также векторы:

770.1

;

770.2

;

770.3

;

770.4

;

770.5

;

770.6

.

771

Точка О является центром масс треугольника АВС. Доказать, что .

772

В правильном пятиугольнике ABCDE заданы векторы, совпадающие с его ребрами: , , , , . Построить векторы:

772.1

;

772.2

 ;

772.3

.

773

В параллелепипеде ABCDA’B’C’D’ (рис.) заданы векторы, совпадающие с его ребрами: , , . Построить каждый из следующих векторов:

773.1

;

773.2

;

773.3

;

773.4

;

773.5

.

774

Три силы , , , приложенные к одной точке, имеют взаимно перпендикулярные направления. Определить величину их равнодействующей , если известно, что =2Н, =10Н, =11Н.

775

Даны два вектора ={3; -2; 6}, ={-2; 1; 0}. Определить проекции на координатные оси следующих векторов:

775.1

;

775.2

;

775.3

;

775.4

;

775.5

;

775.6

.

776

Проверить коллинеарность векторов ={2; -1; 3} и ={-6; 3; -9}. Установить, какой из них длиннее другого и во сколько раз, как они направлены – в одну или в противоположные стороны.

777

Определить, при каких значениях , векторы и коллинеарны.

778

Проверить, что четыре точки A(3; -1; 2), B(1; 2; -1), C(2; 2; -7), D(3; -5; 3) служат вершинами трапеции.

779

Даны точки A(-1; 5; -10}, B(5; -7; 8), C(2; 2; -7), D(5; -4; 2). Проверить, что векторы и коллинеарны, установить, какой из них длиннее другого и во сколько раз, как они направлены – в одну или в противоположные стороны.

780

Найти орт вектора ={6; -2; -3}.

781

Найти орт вектора ={3; 4; -12}.

782

Определить модули суммы и разности векторов ={3; -5; 8} и ={-1; 1; -4}.

783

Дано разложение вектора по базису , , : . Определить разложение по этому же базису вектора , параллельного вектору и противоположного с ним направления, при условии, что =75.

784

Два вектора ={2; -3; 6} и ={-1; 2; -2} приложены к одной точке. Определить координаты вектора направленного по биссектрисе угла между векторами и , при условии, что .

785

Векторы ={2; 6; -4} и ={4; 2; -2} совпадают со сторонами теругольника АВС. Определить координаты векторов, приложенных к вершинам треугольника и совпадающими с его медианами AM, BN, CP.

786

Доказать, что если и - какие угодно неколлинеарные векторы, то всякий вектор, лежащих в их плоскости, может быть представлен в виде . Доказать, что числа и однозначно определяются векторами , и .

787

На плоскостиданы два вектора ={2; -3}, ={1; 2}. Найи разложение вектора ={9; 4} по базису , .

788

На плоскости даны три вектора ={3; -2}, ={-2; 1}, ={7; -4}. Определить разложение каждого из этих трех векторов, принимая в качестве базиса два других.

789

Даны три вектора ={3; -1}, ={1; -2}, ={-1; 7}. Определить разложение вектора по базису , .

790

Принимая в качестве базиса векторы и , совпадающие со сторонами треугольника АВС, опреедлить разложение векторов, приложенных в вершинах треугольника и совпадающие с его медианами.

791

На плоскости даны етыре точки A(1; -2), B(2; 1), C(3; 2), D(-2; 3). Определить разложение векторов , , и , принимая в качестве базиса векторы и .

792

Доказать, что если , , - какие угодно некомпланарные векторы, то всякий вектор пространства может быть представлен в виде . Доказать, что числа , , однознчно определяются векторами , , , . (Представление вектора в виде называется разложением его по базису , , . Числа , , называются коэффициентами этого разложения.

793

Даны три вектора ={3; -2; 1}, ={-1; 1; -2}, ={2; 1; -3}. Найти разложение вектора ={11; -6; 5} по базису , , .

794

Даны четыре вектора ={2; 1; 0}, ={1; -2; 2}, ={2; 2; -1}, ={3; 7; -7}. Определить разложение каждого из этих четырех векторов, принимая в качестве базиса три остальных.

Глава 31. Скалярное произведение векторов

795

Векторы и образуют угол , зная, что =3, =4, вычислить:

795.1

;

795.2

;

795.3

 ;

795.4

;

795.5

;

795.6

;

795.7

;

796

Векторы и взаимно перпендикулярны; вектор образует с ними углы, равные ; зная, что =3, =5, =8, вычислить:

796.1

;

796.2

;

796.3

.

797

Доказать справедливость тождества и выяснить его геометрический смысл.

798

Доказать, что ; в каких случаях здесь может иметь место знак равенства?

799

Считая, что каждый из векторов , , отличен от нуля, установить, при каком их взаимном расположении справедливо равенство .

800

Даны единичные вектторы , , , удовлетворяющие условию . Вычислить .

801

Даны векторы , , , удовлетворяющие условию . Зная, что =3, =1, =4, вычислить .

802

Векторы , , попарно образуют друг с другом углы, каждый из которых равен 600. Зная, что =2, =2, =6, определить модуль вектора .

803

Дано, что =3, =5. Определить, при каком значении векторы , будут взаимно перпендикулярны.

804

Какому условию должны удовлетворять векторы и , чтобы вектор был перпендикулярен к вектору .

805

Доказать, что вектор перпендикулярен к вектору .

806

Доказать, что вектор перпендикулярен к вектору .

807

Даны векторы и , совпадающие со сторонами треугольника АВС. Найти разложение вектора, приложенного к вершине В этого треугольника и совпадающего с его высотой BD по базису , .

808

Векторы и образуют угол ; зная, что , , вычислить угол между векторами и .

809

Вычислить тупой угол, образованный медианами, проведенными из вершин острых углов равноберденного прямоугольного треугольника.

810

Определить геометрическое место концов переменного вектора , если его начало находится в данной точке А и вектор удовлетворяет условию , где - данный вектор и - данное число.

811

Определить геометрическое место концов переменного вектора , если его начало находится в данной точке А и вектор удовлетворяет условиям , , где и - данные неколлинеарные векторы и , - данные числа.

812

Даны векторы ={4; -2; -4}, ={6; -3; 2}. Вычислить:

812.1

 ;

812.2

;

812.3

;

812.4

;

812.5

;

812.6

.

813

Вычислить, какую работу произведет сила f={3; -5; 2}, когда ее точка приложения перемещается из начала в конец вектора ={2; -5; -7}.

814

Даны точки A(-1; 3; -7), B(2; -1; 5), C(0; 1; -5). Вычислить:

814.1

;

814.2

;

814.3

;

814.5

Найти координаты векторов и .

815

Вычислить, какую работу производит сила f={3; -2; -5}, когда ее точка приложения, двигаясь прямолинейно, перемещается из положения A(2; -3; 5} в положение B(3; -2; -1).

816

Даны силы ={3; -4; 2}, ={2; 3; -5}, ={-3; -2; 4}, приложенные к одной точке. Вычислить, какую работу производит равнодействующая этих сил, когда ее точка приложения, двигаясь прямолинейно, перемещается из положения M1(5; 3; -7) в положение M2(4; -1; -4).

817

Даны вершины четырехугольника A(1; -2; 2), B(1; 4; 0), C(-4; 1; 1), D(-5; -5; 3). Доказать, что его диагонали AC и BD взаимно перпендикулярны.

818

Определить, при каком значении векторы и взаимно перпендикулярны.

819

Вычислить косинус угла, образованного векторами ={2; -4; 4} и ={-3; 2; -6}.

820

Даны вершины треугольника A(-1; -2; 4), B(-4; -2; 0), C(3; -2; 1). Определить его внутренний угол при вершине В.

821

Даны вершины треугольника A(3; 2; -3), B(5; 1; -1), C(1; -2; 1). Определить его внешний угол при вершине А.

822

Вычислив внутренние углы треугольника с вершинами A(1; 2; 1), B(3; -1; 7), C(7; 4; -2), убедиться, что этот треугольник равнобедренный.

823

Вектор , коллинеарный вектору ={6; -8; -7,5}, образует острый угол с осью Oz. Зная, что =50, найти его координаты.

824

Найти вектор , коллинеарный вектору ={2; 1; -1} и удовлетворяющий условию .

825

Вектор , перпендикулярный к векторам и , образует с осью Oy тупой угол. Найти его координаты, зная, что .

826

Найти вектор , зная, что он перпендикулярен к ={2; 3; -1}, ={1; -2; 3} и удовлетворяет условию .

827

Даны векторы ={3; -1; 5}, ={1; 2; -3}. Найти вектор при условии, что он перпендикулярен к оси Oz и удовлетворяет условиям , .

828

Даны векторы , и . Найти вектор , удовлетворяющий условиям , , .

829

Найти проекцию вектора ={4; -3; 2} на ось, составляющую с координатными осями равные острые углы.

830

Найти проекцию вектора ={; -3; -5} на ось, составляющую с координатными осями Ox, Oz углы , , а с осью Oy – острый угол .

831

Даны точки A(3; -4; -2), B(2; 5; -2). Найти проекцию вектора на ось, составляющую с координатными осями Ox, Oy углы , , а с осью Oz – тупой угол .

832

Вычислить проекцию вектора ={5; 2; 5} на ось вектора ={2; -1; 2}.

833

Даны векторы , , . Вычислить .

834

Даны векторы ={1; -3; 4}, ={3; -4; 2} и ={-1; 1; 4}. Вычислить .

835

Даны векторы , , . Вычислить .

836

Сила, определяемая вектором ={1; -8; -7}, разложена по трем направлениям, одно из которых задано вектором . Найти составляющую силы в направлении вектора .

837

Даны точки M(-5; 7; -6), N(7; -9; 9). Вычислить проекцию вектора ={1; -3; 1} на ось вектора .

838

Даны точки A(-2; 3; -4), B(3; 2; 5), C(1; -1; 2), D(3; 2; -4). Вычислить .

Глава 32. Векторное произведение векторов

839

Векторы и образуют угол . Зная, что =6 и =5, вычислить .

840

Даны: =10, =2,. Вычислить .

841

Даны: =3, =26 и =72. Вычислить .

842

Векторы и взаимно перпендикулярные. Зная, что : =3, =4, вычислить:

842.1

;

842.2

.

843

Векторы и образуют угол . Зная, что =1, =2, вычислить:

843.1

;

843.2

;

843.3

.

844

Какому условию должны удовлетворять векторы и , чтобы векторы и были коллинеарны?

845

Доказать тождество .

846

Доказать, что ; в каком слуае здесь будет знак равенства?

847

Даны произвольные векторы , , , . Доказать, что векторы , , компланарны.

848

Векторы , , удовлетворяют условию . Доказать, что .

849

Векторы , , и связаны соотношениями , . Доказать коллинеарность векторов и .

850

Даны векторы ={3; -1; -2} и ={1; 2; -1}. Найти координаты векторных произведений:

850.1

;

850.2

 ;

850.3

.

851

Даны точки A(2; -1; 2), B(1; 2; -1), C(3; 2; 1). Найти координаты векторных произведений:

851.1

;

851.2

.

852

Сила ={3; 2; -4} приложена к точке А(2; -1; 1). Определить момент этой силы относительно начала координат.

853

Сила ={2; -4; 5} приложена к точке M0(4; -2; 3). Определить момент этой силы относительно точки A(3; 2; -1).

854

Сила ={3; 4; -2} приложена к точке С(2; -1; -2). Определить величину и направляющие косинусы момента этой силы относительно начала координат.

855

Сила ={2; 2; 9} приложена к точке А(4; 2; -3). Определить величину и направляющие косинусы момента этой силы относительно точки С(2; 4; 0).

856

Даны три силы ={2; -1; -3}, ={3; 2; -1}, ={-4; 1; 3}, приложенных к точке С(-4; 1; 3), приложенные к точке С(-1; 4; -2). Определить величину и направляющие косинусы момента равнодействующей этих сил относительно точки А(2; 3; -1).

857

Даны точки А(1; 2; 0), В(3; 0; -3), С(5; 2; 6). Вычислить площадь треугольника АВС.

858

Даны вершины треугольника А(1; -1; 2), В(5; -6; 2) и С(1; 3; -1). Вычислить длину его высоты, опущенной из вершины В на сторону АС.

859

Вычислить синус угла, образованного векторами ={2; -2; 1}, ={2; 3; 6}.

860

Вектор , перпендикулярный к векторам ={4; -2; -3} и ={0; 1; 3}, образует с осью Оу тупой угол. Зная, что =6, найти его координаты.

861

Вектор , перпендикулярный к оси Oz и к вектору ={8; -15; 3}, образует острый угол с осью Ox. Зная, что =51, найти его координаты.

862

Найти вектор , зная, что он перпендикулярен к векторам ={2; -3; 1} и ={1; -2; 3} и удовлетворяет условию .

863

Доказать тождество .

864

Даны векторы ={2; -3; 1}, ={-3; 1; 2}, ={1; 2; 3}. Вычислить и .

Глава 33. Смешанное произведение трех векторов

865

Определить, какой является тройка , , (правой или левой), если

865.1

, , ;

865.2

, , ;

865.3

, , ;

865.4

, , ;

865.5

, , ;

865.6

, , .

866

Векторы , , , образующие правую тройку, взаимно перпендикулярны. Зная, что , , , вычислить .

867

Вектор перпендикулярен к векторам и , угол между и равен 300. Зная, что , , , вычислить .

868

Доказать, что ; в каком случае здесь может иметь место знак равенства?

869

Доказать тождество .

870

Доказать тождество , где и - какие угодно числа.

871

Доказать, что векторы , , , удовлетворяющие условию , компланарны.

872

Доказать, что необходимым и достаточным условием компланарности векторов , , является зависимость , где по крайней мере одно из чисел , , не равно нулю.

873

Даны векторы ={1; -1; 3}, ={-2; 2; 1}, ={3; -2; 5}. Вычислить .

874

Установить, компланарны ли векторы , , , если:

874.1

 ={2; 3; -1}, ={1; -1; 3}, ={1; 9; -11};

874.2

 ={3; -2; 1}, ={2; 1; 2}, ={3; -1; -2};

874.3

={2; -1; 2}, ={1; 2; -3}, ={3; -4; 7}.

875

Доказать, что точки А(1; 2; -1), B(0; 1; 5), C(-1; 2; 1), D(2; 1; 3) лежат в одной плоскости.

876

Вычислить объем тетраэдра, вершины которого находятся в точках A(2; -1; 1), B(5; 5; 4), C(3; 2; -1), D(4; 1; 3).

877

Даны вершины тетраэдра A(2; 3; 1), B(4; 1; -2), C(6; 3; 7), D(-5; -4; 8). Найти длину его высоты, опущенной из вершины D.

878

Объем тетраэдра v=5, три его вершины находятся в точках A(2; 1; -1), B(3; 0; 1), C(2; -1; 3). Найти координаты четвертой вершины D, если известно, что она лежит на оси Oy.

Глава 34. Двойное векторное произведение

879

Доказать тождество .

880

Решить задачу 864, используя результаты задачи 879.

881

Даны вершины треугольника A(2; -1; -3), B(1; 2; -4), C(3; -1; -2). Вычислить координаты вектора h, коллинеарного с его высотой, опущенной из вершины А на противоположную сторону, при условии, что вектор образует с осью Оу тупой угол и что его модуль равен .

882

Считая, что каждый из векторов , , отличен от нуля, установить, при каком их взаимном расположении справедливо равенство .

883

Доказать тождества:

883.1

 ;

883.2

;

883.3

;

883.4

;

883.5

;

883.6

при условии, что векторы и взаимно перпендикулярны;

883.7

 ;

883.8

;

883.9

;

883.10

;

883.11

;

883.12

.

884

Три некомпланарных вектора , и приведены к общему началу. Доказать, что плоскость, проходящая через концы этих векторов, перпендикулярна к вектору

Глава 8. Уравнение поверхности и уравнения линии

Глава 35. Уравнение поверхности

885

Даны точки М1(2; -3; 6), M2(0; 7; 0), M3(3; 2; -4), M4(; 4; -5), M5(1; -4; -4), M6(2; 6; ). Установить, какие из них лежат на поверхности, определенной уравнением , и какие не лежат на ней? Какая поверхность определена данным уравнением?

886

На поверхности найти точку, для которой: 1). Абсцисса равна , ордината рана 2; 2). Абсцисса равна 2, ордината равна 5, 3). Абсцисса равна 2, апликата равна 2; 4). Ордината равна 2, апликата равна 4.

887

Установить, какие геометрические образы определяются следующими уравениями в декартовых прямоугольных координатах пространства:

887.1

;

887.2

;

887.3

;

887.4

;

887.5

 ;

887.6

 ;

887.7

;

887.8

;

887.9

;

887.10

;

887.11

;

887.12

;

887.13

;

887.14

;

887.15

;

887.16

;

887.17

;

887.18

;

887.19

;

887.20

.

888

Даны две точки F1(-c; 0; 0) и F2(c; 0; 0). Вывести уравнение геометрического места точек, сумма расстояний от которых до двух данных точек есть величина постоянная, равная 2а при условии a>0, c>0; a>c.

Задача 0888

Даны две точки F1(—с; 0; 0) и F2(c; 0; 0). Вывести уравнение геометрического места точек, сумма расстояний которых до двух данных точек есть величина постоянная, равная 2а при условии а>0, с>0; а>с..

Р е ш е н и е. Обозначим буквой М произвольную точку пространства, буквами х, у, z — её координаты. Так как точка М может занимать любое положение, то х, у и z являются переменными величинами; их называют текущими координатами.

Точка М лежит на данной поверхности в том и только в том случае, когда

MF1 + MF2 = 2a (1)

Это есть определение поверхности, выраженное символически. Выразим MF1 и MF2 — через текущие координаты точки М:

MF1 = , MF2 = .

Подставим полученные выражения в равенство (1). Тем самым мы найдём уравнение

(2)

которое связывает текущие координаты х, у, z. Это и есть уравнение данной поверхности.

Действительно, для каждой точки М, лежащей на данной поверхности, выполняется условие (1) и, следовательно, координаты такой точки будут удовлетворять уравнению (2); для каждой точки, не лежащей на поверхности, условие (1) не будет выполняться и, следовательно, её координаты не будут удовлетворять уравнению (2). Таким образом, задача решена; дальнейшие выкладки имеют целью представить уравнение поверхности в более простом виде.

Уединим в уравнении (2) первый радикал:

возведём обе части этого равенства в квадрат и раскроем скобки; мы получим:

x2 + 2cx+с2+y2 + z2 =4а2 — 4а

или а

Снова, освобождаясь от радикала, найдём:

a2x2 — 2a2cx + а2с2 + a2 y2 + a2 z2 = a4 — 2а2сх + с2x2,

или

(а2 — с2) х2 + a2y2 + a222 = а2 (а2 — с2). (3)

Так как а > с, то а2 — с2 > 0; положительное число a2 — с2 обозначим через b2. Тогда уравнение (3) примет вид

b2x2 + а2y + a2z2 = a2b2

или

Рассматриваемая поверхность называется эллипсоидом вращения. Уравнение (4) называется каноническим уравнением этого эллипсоида.

889

Вывести уравнение сферы, центр которой находится в начале координат и радиус которой равен r.

890

Вывести уравнение сферы, центр которой C(, , ) и радиус которой равен r.

891

Из точки P(2; 6; -5) проведены всевозможные лучи до пересечения с плоскостью Oxz. Составить уравнение геометрического места их середин.

892

Из точки А(3; -5; 7) проведены всевозможные лучи до пересечения с плоскостью Oxy. Составить уравнение геометрического места их середин.

893

Из точки С(-3; -5; 9) проведены всевозможные лучи до пересечения с плоскостью Oyz. Составить уравнение геометрического места их середин.

894

Вывести уравнение геометрического места точек, разность квадратов расстояний от которых до точек F1(2; 3; -5), F2(2; -7; -5) есть величина постоянная, равная 13.

895

Вывести уравнение геометрического места точек, сумма квадратов расстояний от которых до двух точек F1(-a; 0; 0), F2(a; 0; 0) равна постоянной величине .

896

Вершины куба суть точки A(-a; -a; -a), B(a; -a; -a), C(-a; a; -a), D(a; a; a). Составить уравнение геометрического места точек, сумма квадратов расстояний от которых до граней этого куба есть величина постоянная, равная .

897

Вывести уравнение геометрического места точек, равноудаленных от двух точек M1(1; 2; -3), M2(3; 2; 1).

898

Вывести уравнение геометрического места точек, сумма расстояний от которых до двух даных точек F1(0; 0; -4), F2(0; 0; 4) есть величина постоянная, равная 10.

899

Вывести уравнение геометрического места точек, разность расстояний от которых до двух данных точек F1(0; -5; 0), F2(0; 5; 0) есть величина постоянная, равная 6.

Глава 36. Уравнения линии. Задача о пересечении трех поверхностей

900

Даны точки M1(3; 4; -4), M2(-3; 2; 4), M3(-1; -4; 4), M4(2; 3; -3). Определить, какие из них лежат на линии , и какие не лежат на ней.

901

Определить, какие из следующих линий проходят через начало координат:

901.1

, ;

901.2

, ;

901.3

, .

902

На линии , найти точку:

902.1

абсцисса которой равна 3;

902.2

ордината которой равна 2;

902.3

апликата которой равна 8.

903

Установить, какие линии определяются следующими уравнениями:

903.1

, ;

903.2

, ;

903.3

, ;

903.4

, ;

903.5

, ;

903.6

, ;

903.7

, ;

903.8

, ;

903.9

, ;

903.10

, ;

903.11

 , .

904

Составить уравнения линии пересечения плоскости Oxz и сферы с центром в начале координат и радиусом, равным 3.

905

Составить уравнения линии пересечения сферы, центр которой находится в начале координат и радиус раен 5, с плоскостью, параллельной плоскости Oxz и лежащей в левом полупространстве на расстоянии двух единиц

от нее.

906

Составить уравненя линии пересечения плоскости Oyz и сферы, центр которой находится в точке С(5; -2; 1) и радиус равен 13.

907

Составить уравнения линии пересечения двух сфер, одна из которых имеет радиус, равный 6, и центр в начале координат; другая имеет радиус, равный 5, и центр С(1; -2; 2).

908

Найти точки пересечения поверхностей , , .

909

Найти точки пересечения поверхностей , , .

Глава 37. Уравнение цилиндрической поверхности

с образующими, параллельными одной из координатных осей

910

Установить, какие геометрические образы определяются в пространственной системе координат следующими уравнениями:

910.1

;

910.2

 ;

910.3

;

910.4

 ;

910.5

;

910.6

;

910.7

;

910.8

;

910.9

;

910.10

.

911

Найти уравнение цилиндра, проектирующего окружность , на плоскость: 1). Oxy; 2). Oxz; 3). Oyz.

912

Найти уравнение проекции окружности , на плоскости: 1). Oxy; 2). Oxz; 3). Oyz.

Глава 9. Уравнение плоскости. Уравнения прямой. Уравнения поверхностей второго порядка

Глава 38. Общее уравнение плоскости.

Уравнение плоскости, проходящей через данную точку и имеющей данный нормальный вектор

913

Составить уравнение плоскости, которая проходит через точку М1(2; 1; -1) и имеет нормальный вектор n={1; -2; 3}.

914

Составить уравнение плоскости, которая проходит через начало координат и имеет нормальный вектор n={5; 0; -3}.

915

Точка Р(2; -1; -1) служит основанием перпендикуляра, опущенного из начала координат на плоскость. Составить уравнение этой плоскости.

916

Даны точки M1(3; -1; 2), M2(4; -2; -1). Составить уравнение плоскости, проходящей через точку М1 перпендикулярно вектору .

917

Составить уравнение плоскости, проходящей через точку М1(3; 4; -5)

параллельно векторам a1={3; 1; -1) и a2={1; -2; 1}.

918

 

Доказать, что уравнение плоскости, проходящей через точку М0(x0, y0, z0) параллельно векторам a1={l1, m1, n1} и a2={l2; m2; n2}, может быть представлено в следующем виде:

.

919

Составить уравнение плоскости, проходящей через точки M1(2; -1; 3), M2(3; 1; 2) параллельно вектору a={3; -1; 4}.

920

 

Доказать, что уравнение плоскости, проходящей через точки M1(x1; y1; z1), M2(x2, y2, z2) параллельно вектору a={l; m; n}, может быть представлено в следующем виде:

.

921

Составить уравнение плоскости, проходящей через точки М1(3; -1; 2), М2(4; -1; -1), М3(2; 0; 2).

922

 

Доказать, что уравнение плоскости, проходящей через точки M1(x1; y1; z1), M2(x2, y2, z2), M3(x3; y3; z3), может быть представлено в следующем виде:

.

923

Определить координаты какого-нибудь нормального вектора каждой из следующих плоскостей. В каждом случае написать общее выражение координат произвольного нормального вектора:

923.1

;

923.2

;

923.3

;

923.4

;

923.5

;

923.6

.

924

Установить, какие из следующих пар уравнений определяют параллельные плоскости:

924.1

 , ;

924.2

, ;

924.3

, .

925

Установить, какие из следующих пар уравнений определяют перпендикулярные плоскости:

925.1

, ;

925.2

, ;

925.3

 , .

926

Определить, при каких значениях l и m следующие пары уравнений будут определять параллельные плоскости:

926.1

, ;

926.2

, ;

926.3

, .

927

Определить, при каких значениях l и m следующие пары уравнений будут определять перпендикулярные плоскости:

927.1

, ;

927.2

, ;

927.3

, .

928

Определить двугранные углы, образованные пересечением следующих пар плоскостей:

928.1

, ;

928.2

, ;

928.3

, ;

928.4

, .

929

Составить уравнение плоскости, которая проходит через начало координат параллельно плоскости .

930

Составить уравнение плоскости, которая проходит через точку М1(3; -2; -7) параллельно плоскости .

931

Составить уравнение плоскости, которая проходит через начало координат перпендикулярно к двум плоскостям , .

932

Составить уравнение плоскости, которая проходит через точку М1(2; -1; 1) перпендикулярно к двум плоскостям , .

933

Доказать, что уравнение плоскости, проходящей через точку М0(x0; y0; z0) перпендикулярно к плоскостям , , может быть представлено в следующем виде:

.

934

Составить уравнение плоскости, которая проходит через две точки М1(1; -1; -2), M2(3; 1; 1) перпендикулярно к плоскости .

935

Доказать, что уравнение плоскости, проходящей через две точки M1(x1; y1; z1), M2(x2, y2, z2) перпендикулярно к плоскости , может быть представлено в следующем виде:

.

936

Установить, что три плоскости , , имеют общую точку, и вычислить ее координаты.

937

Доказать, что три плоскости , , проходят через одну прямую.

938

Доказать, что три плоскости , , пересекаются по трем различным параллельным прямым.

939

Определить, при каких значениях a и b плоскости , , :

939.1

имеют одну общую точку;

939.2

проходят через одну прямую;

939.3

пересекаются по трем различным параллельным прямым.

Глава 39. Неполные уравнения плоскостей.

Уравнения плоскости "в отрезках"

940

Составить уравнение плоскости, которая проходит:

940.1

через точку М1(2; -3; 3) параллельно плоскости Оху;

940.2

через точку М2(1; -2; 4) параллельно плоскости Oxz;

940.3

через точку М3(-5; 2; -1) параллельно плоскости Oyz.

941

Составить уравнение плоскости, которая проходит:

941.1

через ось Ох и точку М1(4; -1; 2);

941.2

через ось Oy и точку М2(1; 4; -3);

941.3

через ось Oz и точку М3(3; -4; 7);

942

Составить уравнение плоскости, которая проходит:

942.1

через точки М1(7; 2; -3) и М2(5; 6; -4) параллельно оси Ох;

942.2

через точки P1(2; -1; 1) и P2(3; 1; 2) параллельно оси Оу;

942.3

через точки Q1(3; -2; 5) и Q2(2; 3; 1) параллельно оси Oz.

943

Найти точки пересечения плоскости с координатными осями.

944

Дано уравнение плоскости . Написать для нее уравнение в отрезках.

945

Найти отрезки, отсекаемые плоскостью на координатных осях.

946

Вычислить площадь треугольника, который отсекает плоскость от координатного угла Оху.

947

Вычислить объем пирамиды, ограниченной плоскостью и координатными плоскостями.

948

Плоскость проходит через точку М1(6; -10; 1) и отсекает на оси абсцисс отрезок a=-3 и на оси апликат отрезок c=2. Составить для этой плоскости уравнение в отрезках.

949

Плоскость проходит через точки М1(1; 2; -1) и M2(-3; 2; 1) и отсекает на оси ординат отрезок b=3. Составить для этой плоскости уравнение в отрезках.

950

Составить уравнение плоскости, которая проходит через точку М1(2; -3; -4) и отсекает на координатных осях отличные от нуля отрезки одинаковые величины (считая каждый отрезок направленными из начала координат).

951

Составить уравнение плоскости, которая проходит через точки М1(-1; 4; -1), М2(-13; 2; -10) и отсекает на осях абсцисс и апликат отличные от нуля отрезки одинаковой длины.

952

Составить уравнение плоскостей, которые проходят через точку М1(4; 3; 2) и отсекают на координатных осях отличные от нуля отрезки одинаковой длины.

953

Составить уравнение плоскости, отсекающей на оси Oz отрезок c=-5 и перпендикулярной к ветору n={-2; 1; 3}.

954

Составить уравнение плоскости, параллельной вектору l={2; 1; -1} и отсекающей на координатных осях Ох и Оу отрезки a=2, b=-2.

955

Составить уравнение плоскости, перпендикулярной к плоскости и отсекающей на координатных осях Ох и Оу отрезки a=-2, b=2/3.

Сборник задач по аналитической геометрии. Д.В.Клетеник