Симеет в д
Рис. 18
точки r = a ,
Уравнен е арх медовой спирали в полярной системе координат
где a – сдв оборотег M по лучу при на угол, который равен одному рад ану.
Обороту прямой на 2π соответствует смещение по лучу на 2aπ –
на шаг сп рали.
Если мы поворачиваем луч против движения часовой стрелки, получаем правую спираль, если поворачиваем по часовой стрелке, –
левую спираль. |
|
В природе форму спирали |
рхимеда имеют большинство рако- |
Даже |
|
вин. Семена в корзине подсолнечника расположены по спирали. Спи- |
|
раль можно увидеть,Анапример, в кактусах, ананасах. Ураган закручи- |
|
вается спиралью. По спирали разбегается стадо оленей. войной спи- |
|
ралью закручена молекула ДНК. |
галактики сформированы по |
принципу спирали. |
И |
В III в. до н.э. Архимед на основе своей спирали изобрёл винт, который успешно применяли для передачи воды в оросительные каналы из водоёмов, расположенных ниже. Позже на основе винта Архимеда создали шнек («улитку»). Его очень известная разновидность
– винтовой ротор в мясорубке. Шнек используют в механизмах для перемешивания материалов различной консистенции. В технике нашли применение антенны в виде спирали Архимеда. Самоцентрирующийся патрон выполнен по спирали Архимеда. Звуковые дорожки на CD и DVD дисках также имеют форму спирали Архимеда.
71
На плоскости прямая чаще всего задается уравнениями вида
(прил.13)
1) |
y kx b – уравнение прямой с угловым коэффициентом |
|||||||
(для прямых, не параллельных оси Oy); |
||||||||
2) |
Ax By C 0 общее уравнение прямой; |
|||||||
и |
||||||||
С3) r |
r |
|
а |
t векторное уравнение; |
||||
|
|
0 |
|
|
|
|
||
|
x x0 |
|
lt; |
|||||
4) |
|
бА |
||||||
|
|
y y |
0 |
mt. |
||||
1) Уравнен е прямой с угловым коэффициентом
Тангенс угла наклона прямой к положительному направлению оси Ox будем называть угловым коэффициентом этой прямой
|
k = tg . |
|
Возможны следующие случаи положения прямых в зависимости |
||
от k (рис. 19). |
И |
|
k 0 |
||
Дk 0 |
||
Рис. 19 (начало)
72
k 0 |
k |
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
рис |
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
Рис. 19 (окончание) |
|
|
|
|
|
|
|
|
Вывод уравнения прямой |
|
|
|
|
|
||
бА |
и M1 |
x1, y1 |
|||||||
Пусть звестны координаты двух точек |
M0 |
x0, y0 |
|||||||
на прямой (р с. 20). Из |
. 20 очевидно, что k |
y1 y0 |
. |
|
|
||||
|
|
|
|
|
x1 x0 |
|
|
|
|
|
y |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y1 |
|
M1 |
|
|
|
|
|
|
|
y0 |
|
M0 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д |
||||||
|
|
|
|
И |
|||||
|
|
0 |
x0 |
x1 |
x |
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 20 |
|
|
|
|
|
|
Пусть теперь известен угловой коэффициент прямой k |
и коор- |
||||||||
динаты точки M0 x0, y0 |
на прямой. Пусть M x,y произвольная |
||||||||
точка на прямой. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Тогда |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ky y0 x x0
73
или
y y0 k x x0
это уравнение прямой, проходящей через точку M0 x0, y0 .
Раскроем скобки:
y kx y0 kx0.
Теперь обознач м b y0 kx0 , тогда получим |
||||||||
С |
y kx b |
|
|
|
||||
|
|
|
|
|||||
это уравнен е прямой с угловым коэффициентом. |
||||||||
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
бА |
||||||||
Ч сло b называется сво одным членом. |
||||||||
Геометр чески ч сло b равно отрезку, отсекаемому прямой на |
||||||||
оси Oy(рис. 21). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y |
|
|
|
|||
|
|
|
b |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
Д |
||||
|
|
|
||||||
|
|
|
||||||
|
|
Рис. 21 |
И |
|||||
|
|
|
|
|
|
|||
Уравнение прямой, проходящей через две заданные точки |
||||||||
Пусть известны координаты точек |
M0 x0, y0 и M1 x1, y1 , ле- |
|||||||
жащих на прямой. Так как k |
y y0 |
и |
k |
y1 y0 |
, то, приравнивая |
|||
|
|
|
|
|||||
|
|
x x0 |
|
x1 x0 |
||||
выражения, получаем уравнение
74
|
|
|
y y0 |
|
|
|
|
y1 y0 |
|
|
|||||
или |
|
|
x x0 |
|
x1 x0 |
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С |
|
|
y y0 |
|
|
|
x x0 |
. |
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
y1 y0 |
|
|
x1 x0 |
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||
Пр мер |
|
|
прямой, проходящей через точки M0 2,3 |
||||||||||||
остав ть |
|
|
|||||||||||||
уравнениеy 3 |
x 2; |
|
|||||||||||||
и M1 1, 1 . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Решен е. Подставляем координаты точек в уравнение и делаем пре- |
|||||||||||||||
образован я: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
бА |
|||||||||||||||
|
|
|
|
1 3 |
|
|
|
1 2 |
|
||||||
|
|
|
|
y 3 |
x 2; |
|
|||||||||
|
|
|
|
4 |
|
|
|
1 |
|
||||||
|
1 y 3 4 x 2 . |
||||||||||||||
После упрощений получаем уравнение прямой в виде с угловым |
|||||||||||||||
коэффициентом y 4x 5. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
Угол между прямыми |
||||||||||||||
Даны уравнения двух прямыхД |
|||||||||||||||
|
1 : |
y k1 x b1; |
И |
||||||||||||
|
|
||||||||||||||
|
2 : |
y k2 x b2 . |
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Найдем угол |
между прямыми 1, 2 |
. |
|||||||||||||
Из рис. 22 получаем, что 2 1.
75