Как составить уравнение биссектрисы острого угла

Пусть
имеем две прямые:

,
её
вектор нормали
=
и :

,
её
вектор нормали
=.
Будем предполагать, что векторы

и

всегда располагаются внутри одного из
углов, образуемых пересекающимися
прямыми (векторы

и
–
свободные!).
В общем случае прямые при пересечении
образуют один угол острый, а второй
тупой. Возникает классическая
задача:
найти уравнение биссектрисы тупого и
острого углов.

Существует
несколько способов решения задачи. В
каждом из них на первом шаге уста­навливается
факт: векторы

и

располага­ются в области тупого угла
или в области ост­рого. На этот вопрос
достаточно просто отве­чает скалярное
произведение векторов: а)
∙
> 0 – векторы расположены в области
тупого угла; б)
∙
< 0 – векторы расположены в области
острого угла. Далее рассмотрим наиболее
ин­тересные способы решения поставленной
задачи.

Способ–1.
Пусть векторы

и

располагаются в области тупого угла.
Учтём, что для точек, расположенных
внутри тупого угла с векторами

и

отклонения от прямых
и
положи­тельно: >0,
>0.
Это значит, что для точек биссектрисы
тупого угла выполняется равенство:

или: =. ()

Если бы
теперь нужно было построить биссектрису
острого угла, то уравнение нужно за­писать
в виде: =
–. ()

Если бы
векторы

и

располагались в области острого угла,
то биссектриса острого угла определялась
бы выражением ,
а биссектриса тупого –
выражением .

Способ–2.
В этом случае примем схему решения
задачи: а) находим точку

пересече­ния прямых
и ;
б) находим направление биссектрис ;
в) проводим прямую через заданную точку
в заданном направлении.

Для
определения направления биссектрис

построим единичные векторы:

и
,
затем суммы:
=+–определяет
направление биссектрисы угла, содержащего
векторы
,;

=––определяет
направление биссектрисы угла, смежного
первому.

Используя
угловой коэффициент вектора
,
строим биссектрису угла, содержащего
векторы
,;
если использовать угловой коэффициент
век­тора
,
построим биссектрису смежного угла.

Замечание: на
самом деле, достаточно найти толь­ко
один вектор:
для первой биссек­трисы он играет
роль направляющего вектора, а для второй
– роль вектора нормали.

Способ–3.
Воспользуемся уравнением пучка прямых:

и вектором
,
который будет иг­рать роль направляющего
или нормального, в зависимости от
конкретного задания.

Интересно рассмотреть
один и тот же пример, решив его сразу
всеми тремя способами: это позволит
сравнить их трудоёмкости!

☺☺

Пример
3–27:
Составить уравнение биссектрисы тупого
угла, образованного прямыми::;:.

Решение:

Имеем:

=(3,–4)
и
=(12,
5). Вычис­лим:
∙=>0
– векторы рас­по­ло­жены в области
тупого угла. Далее рас­смотрим решения
поставленной задачи тре­мя способами.

Способ–1.
Воспользуемся формулой

при условии равенства отклонений

произвольной точки
биссектрисы от
и :
=,
откуда получаем уравнение биссектрисы
выделенного угла: .

Способ–2.
В этом случае примем схему решения
задачи: а) находим точку
,
в которой пересекаются прямые
и ;
б) находим направление бис­сектрис
;
в) проводим прямую через заданную точку
в заданном направлении.

Координаты
точки
находим из системы урав­нений:
→

=.

Для
определения направления искомой
биссектрисы

построим единичные векторы
=(3,–4)
и
=(12,5),
затем вектор суммы:
=–=–(3,11)
– нормаль биссектрисы угла, содержащего
векторы
,.
Примем:
=(3,11).
Тогда уравнение биссек­трисы запишем
в виде: 3+11=0,
или .

Способ–3.
Воспользуемся уравнением пучка :

+=0,
или в виде:
=0
и направляющим вектором
=(11,–3).
Вектору

соответствует угловой коэффициент

=–.
Тогда:
===–.
Получаем уравнение искомой биссектрисы:
.

Ответ:
искомая
биссектриса: .

Замечание: трудоёмкость
рассмотренных способов различна;
одновременное использование разных
способов полезно наблюдением одинакового
окончательного результата.

☻

Соседние файлы в папке ЛА и АГ пособие

• #
• #
• #
• #
• #
• #

Уравнение биссектрисы угла

Составить уравнение биссектрисы угла можно с помощью свойства биссектрисы угла.

Выведем уравнения биссектрис углов, образованных двумя пересекающимися прямыми a₁x+b₁y+c₁=0 и a₂x+b₂y+c₂=0.

Расстояние от точки (x_o;y_o) до прямой ax+by+c=0 определяется по формуле

По свойству биссектрисы угла любая точка, лежащая на биссектрисе угла, равноудалена от его сторон.

Следовательно, любая точка M(x;y), лежащая на биссектрисе угла, образованного прямыми a₁x+b₁y+c₁=0 и a₂x+b₂y+c₂=0, находится от этих прямых на одинаковом расстоянии, то есть

Это равенство можно записать в виде

Получили уравнения двух биссектрис углов, образованных пересекающимися прямыми.

Написать уравнения биссектрис углов, образованного прямыми 4x-3y-10=0 и 9x-12y-7=0.

В формулу уравнения биссектрис подставляем данные прямых:

Составить уравнение биссектрис углов образованных двумя прямыми

Составить уравнение биссектрисы острого угла между прямыми

Решение

Найдем точку пересечения двух прямых

Направляющий вектор первой прямой есть , второй , так как их скалярное произведение положительно , поэтому найдем уравнение биссектрисы между векторами , проходящую через точку

Направляющий вектор биссектрисы угла равен сумме нормированных направляющих векторов сторон

Так как точка лежит на этой биссектрисе, то

Задание 8

Составить уравнение плоскости, которая проходит через точку параллельно плоскости

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Увлечёшься девушкой-вырастут хвосты, займёшься учебой-вырастут рога 9987 – | 7776 – или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно

Составить уравнение биссектрисы угла можно с помощью свойства биссектрисы угла.

Выведем уравнения биссектрис углов, образованных двумя пересекающимися прямыми a₁x+b₁y+c₁=0 и a₂x+b₂y+c₂=0.

Расстояние от точки (x_o;y_o) до прямой ax+by+c=0 определяется по формуле

По свойству биссектрисы угла любая точка, лежащая на биссектрисе угла, равноудалена от его сторон.

Следовательно, любая точка M(x;y), лежащая на биссектрисе угла, образованного прямыми a₁x+b₁y+c₁=0 и a₂x+b₂y+c₂=0, находится от этих прямых на одинаковом расстоянии, то есть

Это равенство можно записать в виде

Получили уравнения двух биссектрис углов, образованных пересекающимися прямыми.

Написать уравнения биссектрис углов, образованного прямыми 4x-3y-10=0 и 9x-12y-7=0.

В формулу уравнения биссектрис подставляем данные прямых:

Что ты хочешь узнать?

Ответ

Проверено экспертом

Даны прямые: 11x-2y+5=0 и 4x+8y-7=0

Уравнения биссектрис углов между прямыми Ax + By + C = 0 и A₁x + B₁y + C₁ = 0:

Знак + или – выбирается в зависимости от того, нужно уравнение биссектрисы острого или тупого углов.

Подставив коэффициенты заданных прямых в приведенную формулу, получим уравнения биссектрис:

В приближённом варианте у ≈ 1,3541х + 1,3772.

Задача 34288 Составить уравнение биссектрисы угла.

Условие

Составить уравнение биссектрисы угла между прямыми l1(4x–y+1=0) и l2(2x–y+1=0) смежного с углом, содержащим точку M(1;2)

Решение

Пусть точка Р(х;у) лежит на биссектрисе угла между прямыми.
Это значит, что расстояние d_(1) это точки до прямой l_(1) равно
расстоянию d_(2) это точки до прямой l_(2)

Прямая 4x–y+1=0 разбивает плоскость хОу на две области:
4x–y+1>0 или 4x–y+1 0 – верно;
Прямая 2x–y+1=0 разбивает плоскость хОу на две области:
2x–y+1>0 или 2x–y+1 0 – верно;

Значит точка M принадлежит области
4x–y+1>0
2x–y+1>0
а смежные области задаются неравенствами противоположных знаков.

Поэтому в (#) знак модуля раскрывается так:
(4x-y+1)/sqrt(4^2+1^2) =- (2x-y+1)/sqrt(2^2+1^2)

Делим на (sqrt(5)+sqrt(17))

((2sqrt(17)+4sqrt(5))/(sqrt(17)+sqrt(5))) * x – y + 1=0

Избавляемся от иррациональности в знаменателе

[b]((7 – sqrt(85))/6)*x – y + 1 = 0[/b]

[spoiler title=”источники:”]

http://4apple.org/sostavit-uravnenie-bissektris-uglov-obrazovannyh/

http://reshimvse.com/zadacha.php?id=34288

[/spoiler]

Правила форума

В этом разделе нельзя создавать новые темы.

Если Вы хотите задать новый вопрос, то не дописывайте

его в существующую тему, а создайте новую в корневом разделе “Помогите решить/разобраться (М)”.

Если Вы зададите новый вопрос в существующей теме, то в случае нарушения оформления или других правил форума Ваше сообщение и все ответы на него могут быть удалены без предупреждения.

Не ищите на этом форуме халяву

, правила запрещают участникам публиковать готовые решения стандартных учебных задач. Автор вопроса обязан привести свои попытки решения

и указать конкретные затруднения.

Обязательно просмотрите тему

Правила данного раздела, иначе Ваша тема может быть удалена

или перемещена в Карантин, а Вы так и не узнаете, почему.

	Биссектриса угла между прямыми в пространстве 22.12.2013, 20:13
22/12/08 155 Москва	Добрый вечер. Мучаюсь с такой задачей: Условие задачи: Написать уравнение биссектрисы острого угла между прямыми и Как решил решать эту задачу? / Т.к. мне даны канонические уравнения прямых, то решил записать выражение для угла между этими прямыми по формуле: . Потом по формуле косинуса двойного угла нашел два таких же выражения для биссектрисы и соседней прямой, и вот тут застрял. Получилась система из двух уравнений, где нужно найти 3 неизвестных. Были мысли найти общую точку двух этих прямых, но формулу для ее нахождения в пространстве так и не нашел. Подскажите пожалуйста, как довести пример до конца.

arseniiv	Re: Биссектриса угла между прямыми в пространстве 22.12.2013, 20:23
Заслуженный участник 27/04/09 28128	Кстати, биссектриса состоит из точек, одинаково удалённых от обоих прямых. Были мысли найти общую точку двух этих прямых, но формулу для ее нахождения в пространстве так и не нашел. А почему бы просто не решить систему из уравнений первой прямой и уравнений второй прямой? Итого 4 уравнения.

svv	Re: Биссектриса угла между прямыми в пространстве 22.12.2013, 20:26
Заслуженный участник 23/07/08 10073 Crna Gora	Найдите точку пересечения прямых. Биссектриса тоже через нее проходит. Найдите направляющие векторы прямых. Приведите их к одной длине (например, единичной). Их сумма (или разность) будет направляющим вектором биссектрисы.

NeBotan	Re: Биссектриса угла между прямыми в пространстве 22.12.2013, 20:41
22/12/08 155 Москва	Цитата: Кстати, биссектриса состоит из точек, одинаково удалённых от обоих прямых. А как в пространстве связать ее с двумя прямыми? По поводу 4 уравнений понял, сейчас найду эту точку. Но тогда у меня остается вопрос, как связать уравнение биссектрисы с тем, что все ее точки равноудалены от прямых, образующих угол? мне останется найти m, n, p – для биссектрисы. — Вс дек 22, 2013 21:43:35 — Решил 4 уравнения. получил точку .

arseniiv	Re: Биссектриса угла между прямыми в пространстве 22.12.2013, 20:44
Заслуженный участник 27/04/09 28128	Почитайте теперь сообщение svv . Может, вам проще будет найти направляющие векторы.

NeBotan	Re: Биссектриса угла между прямыми в пространстве 22.12.2013, 20:56
22/12/08 155 Москва	Получилось так: 1. Направляющие вектора прямых: 2. Длины направляющих векторов: 3. Привожу второй вектор к длине . Получилось 4. Вычитаю вектора и нахожу направляющий вектор биссектрисы: 5. Получаю каноническое уравнение биссектрисы: Правильно? Если да, то у меня только 1 вопрос: как понять, складывать или вычитать нужно направляющие вектора, чтобы найти биссектрису именно острого угла? На сколько я понял, в одном случае будет биссектриса острого, а в другом – тупого углов. Как понять, какую биссектрису нашел я?

_Ivana	Re: Биссектриса угла между прямыми в пространстве 22.12.2013, 21:03
05/09/12 2587	Скалярное произведение должно помочь.

svv	Re: Биссектриса угла между прямыми в пространстве 22.12.2013, 21:03
Заслуженный участник 23/07/08 10073 Crna Gora	3. Привожу второй вектор к длине «Нет, уж лучше вы к нам». Лучше, наоборот, первый вектор привести к длине , потому что , то есть второй вектор в 3 раза длиннее первого, поэтому первый нужно просто умножить на (дробей не будет!)

NeBotan	Re: Биссектриса угла между прямыми в пространстве 22.12.2013, 21:07
22/12/08 155 Москва	Цитата: «Нет, уж лучше вы к нам». Лучше, наоборот, первый вектор привести к длине , потому что , то есть второй вектор в 3 раза длиннее первого, поэтому первый нужно просто умножить на (дробей не будет!) Согласен, неаккуратненько получилось. Цитата: Скалярное произведение должно помочь. А как оно мне поможет? Точнее, какие вектора перемножать?

svv	Re: Биссектриса угла между прямыми в пространстве 22.12.2013, 21:10
Заслуженный участник 23/07/08 10073 Crna Gora	Если скалярное произведение направляющих векторов больше нуля, угол между ними … забыл, не напомните?

arseniiv	Re: Биссектриса угла между прямыми в пространстве 22.12.2013, 21:15
Заслуженный участник 27/04/09 28128	Бабушки говорят, что иногда прямые острого угла не образуют вообще. Надеюсь, тут всё с этим хорошо…

NeBotan	Re: Биссектриса угла между прямыми в пространстве 22.12.2013, 21:16
22/12/08 155 Москва	Острый. Тогда я складываю направляющие вектора прямых, чтобы получить направляющий вектор биссектрисы. Если произведение меньше нуля, то вычитаю. Спасибо вам большое! и с Наступающим всех участников форума Новым Годом!

svv	Re: Биссектриса угла между прямыми в пространстве 22.12.2013, 21:21
Заслуженный участник 23/07/08 10073 Crna Gora	Спасибо за поздравление! Успехов в учебе и всем остальном.

Модераторы: Модераторы Математики, Супермодераторы

Прямая на плоскости

Задачи по геометрии могут относиться к одному из двух принципиально отличающихся случаев. Это следующие:

1. На плоскости, где достаточно двух координат для описания любых геометрических объектов.
2. В трехмерном пространстве, где любая точка имеет три координаты.

Когда рассматривают треугольники и их элементы, то в ряде ситуаций речь идет именно о двумерном пространстве. В нем всякая прямая линия может быть выражена в виде нескольких математических форм или уравнений. Чаще всего используются следующие типы:

1. Общий. Он также называется универсальным. Прямая представляет собой следующую математическую запись: A*x + B*y + C = 0. Здесь A, B, C — числовые коэффициенты, x и y — переменные, являющиеся координатами. Сразу нужно отметить, что эта форма представления прямой используется для составления уравнения биссектрисы угла. Для удобства геометрического изображения общую форму записи часто представляют в виде y = f (x). Нужно понимать, что указанной форме в пространстве соответствует не прямая, а плоскость.
2. Канонический или уравнение в отрезках. Имеет оно такой вид: y/p + x/q = 1. Здесь p, q — это координаты, в которых прямая пересекает оси y и x, соответственно, поэтому удобно ее изображать в координатной системе.
3. Векторный. Это один из важных типов представления прямой как на плоскости, так и в пространстве. По сути, он является исходным представлением, из которого можно получить все остальные. Математически он записывается так: (x, y) = (x0, y0) + α*(v1, v2). Где (x0, y0) — координаты произвольной точки, которая лежит на прямой, (v1, v2) — направляющий вектор, он параллелен заданной прямой, α — произвольное число, параметр.
4. Параметрический. Этот тип представляет собой систему уравнений, которую удобно использовать во время преобразования одного вида прямой в другой. Представляет он собой следующую математическую запись: x = x0 + α*v1; y = y0 + α*v2. Несложно понять, что, выражая параметр α, можно получить уравнения общего вида и в отрезках. Объединяя же систему уравнений в одно выражение, получается векторная форма записи прямой.

Делящая пополам угол линия

Каждый школьник, который знаком с азами геометрии, знает, что прямая, делящая на две равные части произвольный угол, называется биссектрисой. Этот элемент присутствует для любой фигуры, которая в своем составе содержит какой-либо угол.

Другое определение биссектрисы гласит, что она представляет собой геометрическое расположение точек, которые равноудалены от соответствующих сторон углового объекта. Например, если имеется угол dac, то любая из точек биссектрисы находится на одинаковом расстоянии как от отрезка da, так и от отрезка ac.

Способы построения

В классах общеобразовательных школ рассматривают два основных способа построения биссектрисы. Это следующие:

1. С помощью транспортира. Для этого следует измерить заданный угол в градусах, разделить его пополам. Полученное значение отметить в виде точки. Затем соединить вершину угла и поставленную точку внутри него. Получится искомый элемент.
2. С использованием циркуля и линейки. Эти инструменты еще проще применять для построения биссектрисы, чем транспортир. Сначала необходимо установить в вершину угла ножку циркуля и отметить дугами пересечение окружности со сторонами. Затем, в точки пересечения поставить ножку циркуля и провести две окружности. Соединив две точки их пересечения одной прямой, можно получить биссектрису.

Имеется еще один метод, который позволяет просто начертить изучаемый линейный элемент. Для его использования нужна линейка со шкалой. С помощью нее следует от вершины угла отмерить два одинаковых отрезка любой длины. Затем соединить концы этих отрезкой, получится равнобедренный треугольник.

В нем любая биссектриса также является высотой и медианой. Поэтому, разделив его ровно пополам линейкой, и соединив полученную точку с вершиной, можно получить требуемую линию.

Основные свойства

Чтобы найти по координатам вершин длину биссектрисы треугольника, следует знать некоторые свойства этого геометрического объекта. Главным из них является существование двух линий, которые делят пополам исходный угол. Нужно понимать, что угол бывает не только внутренний, но и внешний. По сути, оба типа образуются при пересечении двух прямых. Нетрудно доказать, что биссектрисы каждого из них пересекаются всегда под углом 90 °.

Еще одним важным свойством является тот факт, что пересекаются в одной точке биссектрисы треугольника. Она представляет собой центр вписанной в фигуру окружности. Чтобы это доказать, следует вспомнить, что каждая точка биссектрисы равноудалена от соответствующих сторон угла.

Пусть имеется треугольник ABC. У него две биссектрисы пересекаются в точке O. Пусть это будут линии для углов A и B. Расстояние от O до AC должно быть равно таковому от O до AB. С другой стороны, расстояния от O до AB и до BC также одинаковые. Поэтому дистанции от O до BC и до AB также равны, а значит, точка O лежит на биссектрисе угла C и центром вписанной окружности является.

В треугольнике рассматриваемый геометрический элемент используется часто для решения задач благодаря применению так называемой теоремы биссектрис. Чтобы ее сформулировать максимально простым языком, следует представить, что имеется треугольник произвольного типа ABC. В нем проведена биссектриса AD, где точка D лежит на прямой BC. Тогда справедливо следующее выражение:

DB/DC = AB/AC.

Это равенство не является очевидным, однако, оно было известно еще древнегреческим мыслителям. Эту теорему в несколько иной форме можно встретить в знаменитом труде по геометрии Евклида, который называется «Элементы». Доказательство равенства несложно провести с использованием небольших дополнительных построений и применением признаков подобия треугольников.

Наконец, отрезок биссектрисы, который заключен между вершиной и противоположной стороной треугольника, имеет определенную длину. Вычислить ее можно с использованием следующего равенства:

L (A) = 2/(b+c)*(b*c*p*(p-a))^0,5.

Это равенство прописано для угла A треугольника ABC, в котором противоположная A сторона имеет длину a. Стороны AB и AC имеют длины c и b, соответственно. Буквой p обозначен полупериметр фигуры.

Важно понимать, если нарисовать прямоугольный параллелепипед (или иную фигуру) в пространстве, и построить биссектрису для его граней, она будет представлять собой не прямую, а плоскость.

Уравнение биссектрисы треугольника

Когда известно, как математически записывать выражения для прямых, и что такое биссектриса, и какими свойствами она обладает, можно переходить к непосредственному нахождению ее уравнения.

В общем случае задача решается в результате применения следующей последовательности действий (существуют онлайн-ресурсы, позволяющие решить данную проблему):

1. Сначала требуется определить уравнения двух сторон угла по их координатам. Это легко сделать в векторной форме, а затем, преобразовать ее в выражение общего типа.
2. Далее, необходимо найти уравнение биссектрис первого координатного угла, прировняв расстояния от ее точек до соответствующей стороны. Рабочая формула имеет вид: |A1*x + B1*y + C|/(A1 ² + B1 ² )^0,5 = |A2*x + B2*y + C|/(A2 ² + B2 ² )^0,5. Следует обратить внимание на наличие двух различных решений этого равенства, поскольку в числителе стоит модульное выражение. Два полученных уравнения говорят о наличии взаимно перпендикулярных биссектрис для углов треугольника внутреннего и внешнего.
3. Для внутреннего угла искомое уравнение можно найти, если определить точку пересечения соответствующей прямой с противоположной исходному углу стороной треугольника. Та точка, сумма расстояний от которой до концов отрезка будет равна длине стороны, принадлежит искомой биссектрисе.

Пример решения задачи

Пусть, треугольник задан координатами A (1, -1), B (0, -2), C (3,0). Следует уравнение биссектрисы найти для угла B и ее длину вычислить.

Сначала нужно написать уравнения прямых для сторон AB и CB, получается:

• AB: (x, y) = (1, -1) + α*(-1, -1) ==> y — x + 2 = 0;
• CB: (x, y) = (3, 0) + α*(-3, -2) ==> 3*y — 2*x + 6 = 0.

Составить уравнения биссектрис можно так:

| y — x + 2 |/(2)^0,5 = | 3*y — 2*x + 6 |/(13)^0,5.

Решение этого уравнения приводит к следующим двум выражениям для взаимно перпендикулярных биссектрис:

• y*(6−3*3 ^0,5) + x*(3*3 ^0,5 −4)+12−6*3 ^0,5 = 0;
• y*(3*3 ^0,5+6) -x*(4+3*3^0,5)+12+6*3 ^0,5 = 0.

Чтобы определить, какая из двух прямых является искомой для треугольника заданного, следует точку пересечения каждой из них со стороной AC найти. Уравнение для AC имеет вид:

x = 2*y + 3.

Подставляя его в каждое из выражений для биссектрис, можно получить две точки пересечения:

• D1 = (-0,2515;-1,6258);
• D2 = (1,556;-0,722).

При этом длина основания AC составляет 2,236 единицы через единичный вектор. Расстояние от точек D1 и D2 до A, C равно:

• D1A = 1,4; D1C = 3,635;
• D2A = 0,621; D2C = 1,614.

Видно, что точка пересечения второй прямой D2 лежит между A и C, поэтому соответствующее ей уравнение биссектрисы является ответом на задачу. Ее длину можно вычислить по формуле для модуля вектора BD2:

BD2 = 2,014 единицы.

Таким образом, для определения в треугольнике биссектрисы уравнения по координатам следует уметь находить векторную форму выражений для прямой по координатам двух точек. Также нужно знать свойства делящей пополам угол линии.