Постройте в координатах семейство окружностей, которые касаются двух данных пересекающихся прямых и проходят через фиксированную точку, найдите уравнение семейства и опишите геометрическое место центров

12 Ноя в 10:34
5 +1
0
Ответы
1
Обозначим две пересекающиеся прямые
L1: a1x+b1y+c1=0,L2: a2x+b2y+c2=0, L_1:\;a_1x+b_1y+c_1=0,\qquad L_2:\;a_2x+b_2y+c_2=0,
L1 :a1 x+b1 y+c1 =0,L2 :a2 x+b2 y+c2 =0,
фиксированную точку P(x0,y0)P(x_0,y_0)P(x0 ,y0 ). Пусть центр искомой окружности C(h,k)C(h,k)C(h,k), радиус rrr. Условия: окружность касается обеих прямых и проходит через PPP.
1) Касание двух прямых даёт равенство расстояний от центра до прямых:
r=∣a1h+b1k+c1∣a12+b12=∣a2h+b2k+c2∣a22+b22. r=\frac{|a_1h+b_1k+c_1|}{\sqrt{a_1^2+b_1^2}}=\frac{|a_2h+b_2k+c_2|}{\sqrt{a_2^2+b_2^2}}.
r=a12 +b12 a1 h+b1 k+c1 =a22 +b22 a2 h+b2 k+c2 .
Отсюда центр лежит на биссектрисах углов между L1L_1L1 и L2L_2L2 :
a1h+b1k+c1a12+b12=±a2h+b2k+c2a22+b22. \frac{a_1h+b_1k+c_1}{\sqrt{a_1^2+b_1^2}}=\pm\frac{a_2h+b_2k+c_2}{\sqrt{a_2^2+b_2^2}}.
a12 +b12 a1 h+b1 k+c1 =±a22 +b22 a2 h+b2 k+c2 .

2) Прохождение через PPP:
(h−x0)2+(k−y0)2=r2. (h-x_0)^2+(k-y_0)^2=r^2.
(hx0 )2+(ky0 )2=r2.

Исключая rrr, получаем систему для центра C(h,k)C(h,k)C(h,k):
{a1h+b1k+c1a12+b12=±a2h+b2k+c2a22+b22,(h−x0)2+(k−y0)2=(a1h+b1k+c1a12+b12)2. \begin{cases}
\displaystyle\frac{a_1h+b_1k+c_1}{\sqrt{a_1^2+b_1^2}}=\pm\frac{a_2h+b_2k+c_2}{\sqrt{a_2^2+b_2^2}},\\[6pt]
\displaystyle (h-x_0)^2+(k-y_0)^2=\left(\frac{a_1h+b_1k+c_1}{\sqrt{a_1^2+b_1^2}}\right)^2.
\end{cases}
a12 +b12 a1 h+b1 k+c1 =±a22 +b22 a2 h+b2 k+c2 ,(hx0 )2+(ky0 )2=(a12 +b12 a1 h+b1 k+c1 )2.

Уравнение семейства окружностей можно записать так: для любого решения (h,k)(h,k)(h,k) предыдущей системы окружность
(x−h)2+(y−k)2=(h−x0)2+(k−y0)2 (x-h)^2+(y-k)^2=(h-x_0)^2+(k-y_0)^2
(xh)2+(yk)2=(hx0 )2+(ky0 )2
— искомая окружность.
Геометрическое место центров: это пересечение двух прямых (биссектрис угла между L1L_1L1 и L2L_2L2 ) с параболой с фокусом в PPP и директрисой L1L_1L1 (эквивалентно — с директрисой L2L_2L2 , поскольку на биссектрисе расстояния до L1L_1L1 и L2L_2L2 равны). Иначе: центры — точки на биссектрисах, для которых расстояние до PPP равно расстоянию до L1L_1L1 . Следовательно, в общем случае число центров не превосходит 4 (до двух пересечений на каждой из двух биссектрис).
12 Ноя в 11:49
Не можешь разобраться в этой теме?
Обратись за помощью к экспертам
Гарантированные бесплатные доработки в течение 1 года
Быстрое выполнение от 2 часов
Проверка работы на плагиат
Поможем написать учебную работу
Прямой эфир