Метод координат на плоскости: координаты середины отрезка и расстояние между точками
Декартова прямоугольная система координат. Формула расстояния между двумя точками. Координаты середины отрезка и деление отрезка в заданном отношении.
1. Определение системы координат:
Декартова система координат образуется двумя взаимно перпендикулярными координатными прямыми с общей точкой отсчета O (начало координат) и одинаковой единицей измерения:
• Горизонтальная ось Ox — ось абсцисс;
• Вертикальная ось Oy — ось ординат.
2. Определение координат точки:
Положение любой точки M однозначно задается парой чисел M(x; y), где x — абсцисса (проекция на ось Ox), а y — ордината (проекция на ось Oy).
Плоскость разбивается координатными осями на 4 координатные четверти (квадранты I, II, III, IV).
Чертеж: Декартова система координат, расстояние и середина отрезка
Ось Ox
Ось Oy
Теорема:
Расстояние d между точками A(x₁; y₁) и B(x₂; y₂) равно длине отрезка AB и вычисляется по формуле:
Доказательство по теореме Пифагора:
1. Опустим из точек A и B перпендикуляры на оси координат.
2. Образуется прямоугольный треугольник ABC с катетами, параллельными осям координат:
• Горизонтальный катет AC: длина равна |x₂ - x₁|;
• Вертикальный катет BC: длина равна |y₂ - y₁|;
3. По теореме Пифагора гипотенуза AB равна:
4. Извлекая квадратный корень: d = √((x₂ - x₁)² + (y₂ - y₁)²). Теорема доказана.
Расстояние от начала координат O(0; 0) до точки M(x; y):
Длина отрезка AB
√(x² + y²)
1. Координаты середины отрезка:
Пусть M(xM; yM) — середина отрезка AB с концами A(x₁; y₁) и B(x₂; y₂).
Координаты середины равны полусуммам соответствующих координат концов:
2. Центроид (точка пересечения медиан треугольника):
Координаты центра тяжести треугольника ABC с вершинами A(x₁; y₁), B(x₂; y₂), C(x₃; y₃) равны среднему арифметическому всех трех вершин:
3. Четвертая вершина параллелограмма:
Так как диагонали параллелограмма делятся точкой пересечения пополам, то xA + xC = xB + xD и yA + yC = yB + yD.
Метод координат применяется по схеме:
Определение длин сторон
Проверка прямоугольности или равнобедренности
Нахождение середин и медиан
Классическая задача ЕНТ:
«Даны три вершины параллелограмма ABCD: A(1; 2), B(4; 6), C(7; 3). Найдите координаты четвертой вершины D».
Типичная ошибка: строят чертеж на глаз или пытаются писать длинные уравнения расстояний.
Сверхбыстрый метод ЕНТ (правило диагоналей):
Середина диагонали AC совпадает с серединой диагонали BD, следовательно:
Считаем устно:
Координаты четвертой вершины: D(4; -1) за 5 секунд!
Формула ЕНТ для вершины параллелограмма
Четвертая вершина параллелограмма ВСЕГДА вычисляется мгновенно: D = A + C - B (противоположные складываем, смежную вычитаем)!
