Краткое содержание
Этот урок открывает раздел, посвящённый аналитической геометрии на плоскости. Он предлагает входную проверку, представляет девять уроков раздела и нить, которая их связывает, от координат и уравнения прямой до конических сечений и линейного программирования; прослеживает историю этих идей, от конических сечений греческой геометрии до координатной геометрии Ферма и Декарта и её приложений к астрономии, механике и экономике; формулирует задачу, из которой они родились, а именно превращение геометрических свойств в уравнения и уравнений в кривые, на примере удвоения куба, и указывает, где они снова используются в этом курсе, в других курсах сайта, в науке и технике.
Цели обучения
- Описать последовательность тем раздела и объяснить, что каждый урок даёт последующим.
- Поместить в исторический контекст изучение конических сечений, рождение координатной геометрии и линейное программирование, вместе с их главными авторами.
- Переводить классическую геометрическую задачу, такую как удвоение куба, в систему уравнений между координатами и истолковывать её решения как точки пересечения кривых.
- Узнавать в других темах курса и в других дисциплинах инструменты, которые строит раздел.
Входная проверка
Прежде чем проходить раздел, полезно измерить исходную точку. Эта самопроверка не оценивается: она нужна, чтобы понять, на чём следует задержаться. Первые девять вопросов касаются, по одному и по порядку, девяти содержательных уроков раздела; десятый требует составить и решить задачу о распределении ресурсов, и эти десять навыков снова измеряются в конце, в итоговом уроке. Три последних вопроса проверяют то, что раздел считает известным из предыдущих разделов: выделение полного квадрата, таблицы знаков и модуль.
Перед началом раздела оцени свою отправную точку. Это короткая самопроверка: она не оценивается, а результат хранится только в твоём браузере.
Вопрос 1Каково уравнение прямой, проходящей через точку и перпендикулярной прямой ?
Это прямая, параллельная данной и проходящая через : она сохраняет угловой коэффициент вместо того, который даёт произведение .Её угловой коэффициент равен : угловой коэффициент обратили, не изменив знака, и произведение угловых коэффициентов равно , а не .Угловой коэффициент верен, но сохранён свободный член данной прямой; точка не удовлетворяет этому уравнению, поскольку .Данная прямая имеет угловой коэффициент , а перпендикулярная к ней имеет угловой коэффициент , потому что произведение угловых коэффициентов должно равняться . Уравнение прямой по точке и угловому коэффициенту даёт , то есть .Вопрос 2Вычислите расстояние от точки до прямой .
Правильный ответ:
По формуле расстояния от точки до прямой . Тот, кто получает , забыл разделить на длину вектора нормали , а тот, кто получает , забыл модуль: расстояние не бывает отрицательным.Повторить: Векторы на плоскости и параметрические уравнения прямой
Вопрос 3Каково уравнение параболы с фокусом и директрисой ?
Перепутана роль : в качестве коэффициента взято расстояние от фокуса до директрисы, равное , вместо учетверённого расстояния от фокуса до вершины, которое равно половине этого расстояния.Это парабола с горизонтальной осью. Поскольку директриса горизонтальна, ось вертикальна, и в квадрате стоит переменная .Её ветви направлены вниз, но фокус лежит выше директрисы, так что ветви параболы направлены вверх.Точка равноудалена от фокуса и от директрисы, если , что сводится к ; это вид с фокусным расстоянием .Повторить: Уравнение параболы: определения и свойства
Вопрос 4Какова вершина параболы ?
Взято без знака минус; точка с абсциссой лежит на кривой, но не является вершиной.Вычислено , без множителя в знаменателе; есть точка, симметричная точке относительно оси, а не вершина.Абсцисса верна, но ордината вершины есть значение многочлена при , а не свободный член.Выделяя полный квадрат, получаем ; кроме того, и .Повторить: Описание парабол по уравнению и их графики
Вопрос 5Каково расстояние между фокусами эллипса ?
Правильный ответ:
Деление на даёт , где и ; из следует , и фокусы находятся на расстоянии . Тот, кто получает , дал расстояние от центра до фокуса, а тот, кто использует , применил соотношение для гиперболы.Повторить: Уравнение эллипса и окружности
Вопрос 6Сколько общих точек имеют окружности и ?
Они пересекались бы, если бы расстояние между центрами лежало строго между и ; здесь оно равно сумме, а это предельный случай.Они лежали бы одна вне другой, если бы расстояние между центрами превышало сумму радиусов; здесь оно ей равно, и окружности соприкасаются.Внутреннее касание требует, чтобы расстояние между центрами было равно разности радиусов, , а не их сумме.Радиусы равны и , а расстояние между центрами равно , то есть сумме радиусов: окружности соприкасаются в единственной точке, и каждая лежит вне другой.Повторить: Окружность: касательные, взаимное расположение и степень точки
Вопрос 7Каковы асимптоты гиперболы ?
Отношение перевёрнуто: угловой коэффициент асимптот равен , то есть полуоси, связанной с , делённой на полуось, связанную с .Взяты знаменатели, то есть квадраты полуосей, вместо самих полуосей.Это эксцентриситет , где ; он не является угловым коэффициентом асимптот.При и асимптоты суть : прямые, которые получаются, если приравнять к нулю левую часть, .Повторить: Уравнение гиперболы и его вывод
Вопрос 8Что задаёт уравнение ?
Знак указывает тип, но нужно выделить полные квадраты, чтобы увидеть правую часть: если она равна нулю, кривая вырождается в две прямые.Коэффициенты при и при имеют противоположные знаки, так что это не может быть эллипс.Одна точка получается, когда , а правая часть равна нулю; при нулевая разность квадратов даёт две прямые.Выделяя полные квадраты, получаем : поскольку , а правая часть равна нулю, это вырожденный случай гиперболы, пара прямых .Повторить: Конические сечения: параболы, эллипсы, гиперболы и их графики
Вопрос 9Найдите наибольшее значение в области, заданной условиями , , и .
Правильный ответ:
Вершины области суть , , и , и в них принимает значения , , и ; по теореме о вершинах наибольшее значение равно и достигается в . Тот, кто получает , вычислил только точку пересечения двух наклонных прямых, которая не всегда является оптимальной вершиной.Повторить: Неравенства на плоскости и линейное программирование
Вопрос 10Швейная мастерская шьёт рубашки и брюки. Каждая рубашка требует час раскроя и часа шитья, а каждые брюки требуют час раскроя и час шитья. Каждый день мастерская располагает часами раскроя и часами шитья и получает денежные единицы прибыли с рубашки и с брюк. Какую наибольшую дневную прибыль она может получить?
Правильный ответ:
Если шьётся рубашек и брюк, ограничения суть , , и , а прибыль равна . Вершины суть , , и , с прибылью , , и : наибольшее значение равно , при рубашках и брюках. Тот, кто получает или , вычислил только точки пересечения с осями, без вершины, в которой одновременно исчерпываются часы раскроя и часы шитья.Повторить: Неравенства на плоскости и линейное программирование
Вопрос 11Из предыдущих разделовКаково наименьшее значение выражения , когда пробегает действительные числа?
Правильный ответ:
Выделяя полный квадрат, получаем , и поскольку квадрат не бывает отрицательным, наименьшее значение равно и достигается при . Тот, кто получает , взял значение при , а тот, кто получает , записал , забыв умножить на слагаемое , которое оставляет выделение квадрата.Повторить: Разложение квадратного трёхчлена и трёхчлена степени 2n
Вопрос 12Из предыдущих разделовКаково множество решений неравенства ?
Это множество, на котором многочлен положителен: вне корней оба множителя имеют один и тот же знак.Корни равны и ; их взяли с противоположным знаком.Многочлен раскладывается как ; по таблице знаков произведение отрицательно, когда множители имеют противоположные знаки, то есть между корнями.Повторить: Таблицы знаков и неравенства
Вопрос 13Из предыдущих разделовКаково множество решений неравенства ?
Решено только , и забыто, что модуль ограничивает и снизу: .Это множество решений неравенства : расстояние от до не превосходит между двумя концами, а не вне их.Неравенство равносильно , то есть , откуда .
Загрузка содержимого…