Реферат: Комплексные числа в планиметрии

--PAGE_BREAK--Решение. Требуется доказать: <img width=«343» height=«24» src=«ref-1_749354462-539.coolpic» v:shapes="_x0000_i1076"> Запишем левую часть, воспользовавшись формулами (2) и (4а), и убедимся в том, что она равна правой.




Задача5.Доказать, что расстояние от вершины С треугольника АВС до точкиD, симметричной центру описанной окружности относительно прямой АВ, вычисляется по формуле |CD|2=R2+|AC|2+|BC|2-|AB|2, где R
-
радиус описанной окружности. (Рис.5)


Решение. Точка Mявляется серединой АВ, так как центр описанной окружности лежит на пересечении серединных перпендикуляров.

Точка М — середина ОD(по условию).

 Тогда,  <img width=«309» height=«87» src=«ref-1_749355001-652.coolpic» v:shapes="_x0000_i1077">. Воспользуемся этим равенством, формулами (2) и (4а) и убедимся в справедливости |CD|2=R2+|AC|2+|BC|2-|AB|2.
<img width=«551» height=«243» src=«ref-1_749355653-1244.coolpic» v:shapes="_x0000_s1056">                      

<img width=«84» height=«24» src=«ref-1_749356897-313.coolpic» v:shapes="_x0000_s1057"><img width=«153» height=«74» src=«ref-1_749357210-900.coolpic» v:shapes="_x0000_s1058"><img width=«64» height=«135» src=«ref-1_749358110-998.coolpic» v:shapes="_x0000_s1059">                         B                                                                                                                                                                  B   

<img width=«213» height=«160» src=«ref-1_749359108-2614.coolpic» v:shapes="_x0000_s1065 _x0000_s1064 _x0000_s1063"> <img width=«23» height=«112» src=«ref-1_749361722-804.coolpic» v:shapes="_x0000_s1061 _x0000_s1062">


<img width=«83» height=«29» src=«ref-1_749362526-543.coolpic» v:shapes="_x0000_s1066"><img width=«11» height=«6» src=«ref-1_749363069-243.coolpic» v:shapes="_x0000_s1067">                                  N

<img width=«139» height=«51» src=«ref-1_749363312-752.coolpic» v:shapes="_x0000_s1068"><img width=«187» height=«98» src=«ref-1_749364064-953.coolpic» v:shapes="_x0000_s1069">        P                               

<img width=«92» height=«67» src=«ref-1_749365017-709.coolpic» v:shapes="_x0000_s1070">                                                                                               A

<img width=«219» height=«35» src=«ref-1_749365726-635.coolpic» v:shapes="_x0000_s1071">


                                       C

   A                    M                                                       C

           Рис. 4                                                              Рис. 5


Параллельность и перпендикулярность. Коллинеарность трех точек


 ОПР:
Пусть на плоскости комплексных чисел даны точки А(а) и B(b).Векторы <img width=«25» height=«24» src=«ref-1_749366361-222.coolpic» v:shapes="_x0000_i1078"> и<img width=«27» height=«24» src=«ref-1_749366583-222.coolpic» v:shapes="_x0000_i1079"> сонаправлены тогда и только тогда, когда arg

a
=
arg

b
, т. е. при arg
а —
arg

b
=
arg
<img width=«16» height=«41» src=«ref-1_749366805-216.coolpic» v:shapes="_x0000_i1080">
=0
(при вычитании комплексных чисел, из аргумента делимого вычитается аргумент делителя!).

 Очевидно также, что эти векторы направлены противоположно в том и только в том случае, еслиarg a — arg b=arg<img width=«53» height=«41» src=«ref-1_749367021-254.coolpic» v:shapes="_x0000_i1081">
.


Комплексные числа с аргументами0, <img width=«15» height=«15» src=«ref-1_749367275-195.coolpic» v:shapes="_x0000_i1082">,<img width=«27» height=«15» src=«ref-1_749367470-200.coolpic» v:shapes="_x0000_i1083">являются действительными. ТЕОРЕМА (Критерий коллинеарности точек О, А, В): Для того чтобы точки А(а) и В(b
)
были коллинеарны с начальной точкой О, необходимо и достаточно, чтобы частное <img width=«16» height=«41» src=«ref-1_749366805-216.coolpic» v:shapes="_x0000_i1084"> было действительным числом, т. е.
                                                <img width=«45» height=«41» src=«ref-1_749367886-277.coolpic» v:shapes="_x0000_i1085"> или <img width=«57» height=«21» src=«ref-1_749368163-256.coolpic» v:shapes="_x0000_i1086">                                               (6)
Действительно, так как в этом случае число <img width=«67» height=«41» src=«ref-1_749368419-274.coolpic» v:shapes="_x0000_i1087"> действительное (k
=
<img width=«15» height=«21» src=«ref-1_749368693-202.coolpic» v:shapes="_x0000_i1088">
),
то кри­терий(6) эквивалентен такому:

                                                                          <img width=«125» height=«24» src=«ref-1_749368895-330.coolpic» v:shapes="_x0000_i1089">.                                                                 (7)
Возьмем теперь точки A(а), B(b), C(c), D(d).

ОПР: Векторы <img width=«25» height=«23» src=«ref-1_749369225-218.coolpic» v:shapes="_x0000_i1090"> и <img width=«29» height=«24» src=«ref-1_749369443-218.coolpic» v:shapes="_x0000_i1091"> колли­неарны тогда и только тогда, когда точки, определяемые комплексными числами а—b и с—d, коллинеарны с началом О.   

Замечание:

1. На основании(6) имеем:
                                            <img width=«280» height=«27» src=«ref-1_749369661-519.coolpic» v:shapes="_x0000_i1092">;                       (8)

2. Если точки А, В, С,D принадлежат единичной окружности <img width=«20» height=«16» src=«ref-1_749370180-197.coolpic» v:shapes="_x0000_i1093">=l, то

<img width=«179» height=«41» src=«ref-1_749370377-428.coolpic» v:shapes="_x0000_i1094">,и поэтому условие(8) принимает вид:

<img width=«136» height=«27» src=«ref-1_749370805-353.coolpic» v:shapes="_x0000_i1095"> ;                                               (9)

3. Коллинеарность точек A
, В, С
характеризуется коллинеарностью век­торов <img width=«27» height=«23» src=«ref-1_749371158-217.coolpic» v:shapes="_x0000_i1096"> и <img width=«28» height=«24» src=«ref-1_749371375-217.coolpic» v:shapes="_x0000_i1097">. Используя(8), получаем:

<img width=«172» height=«24» src=«ref-1_749371592-390.coolpic» v:shapes="_x0000_i1098">.                                        (10)

Это критерий принадлежности точек A
,
B
, С
одной прямой. Его можно представить в симметричном  виде

<img width=«219» height=«24» src=«ref-1_749371982-435.coolpic» v:shapes="_x0000_i1099">                                    (11)

Если точки Aи Bпринадлежат единичной окружности <img width=«20» height=«16» src=«ref-1_749370180-197.coolpic» v:shapes="_x0000_i1100">=l, то <img width=«88» height=«41» src=«ref-1_749372614-312.coolpic» v:shapes="_x0000_i1101">, и поэтому каждое из соотношений(10) и(11) преобразуется (после сокращения на (а-b
)
в такое:

                                                         <img width=«101» height=«19» src=«ref-1_749372926-285.coolpic» v:shapes="_x0000_i1102">                                                (12)

Точки А иВ фиксируем, а точку С будем считать переменной, переобозна­чив ее координату через z. Тогда каждое из полученных соотношений(10), (11), (12) будет уравнением прямой АВ:
<img width=«193» height=«24» src=«ref-1_749373211-408.coolpic» v:shapes="_x0000_i1103">
,
                                       (10а)               

                                                     
<img width=«99» height=«19» src=«ref-1_749373619-272.coolpic» v:shapes="_x0000_i1104">
.
                                                (12a)

 В частности, прямая ОА имеет уравнение <img width=«56» height=«17» src=«ref-1_749373891-237.coolpic» v:shapes="_x0000_i1105">


 Переходим к выводу критериев перпендикулярности отрезков. Ясно, что

<img width=«283» height=«55» src=«ref-1_749374128-671.coolpic» v:shapes="_x0000_i1106">

  Комплексные числа с аргументами <img width=«17» height=«41» src=«ref-1_749374799-226.coolpic» v:shapes="_x0000_i1107"> и<img width=«29» height=«41» src=«ref-1_749375025-223.coolpic» v:shapes="_x0000_i1108">— являются чисто мнимыми.
 Поэтому,     

<img width=«143» height=«52» src=«ref-1_749375248-430.coolpic» v:shapes="_x0000_i1109">

или

                                                      <img width=«156» height=«30» src=«ref-1_749375678-392.coolpic» v:shapes="_x0000_i1110">                                     (13)  

Отрезки АВ и CDперпендикулярны тогда и только тогда, когда векторы точек с комплексными координатами а—bи с—dперпендикулярны. В си­лу(13) имеем:

                                    <img width=«307» height=«35» src=«ref-1_749376070-658.coolpic» v:shapes="_x0000_i1111">                       (14)

В частности, когда точки А, В, С,D принадлежат единичной окружности <img width=«20» height=«16» src=«ref-1_749370180-197.coolpic» v:shapes="_x0000_i1112">=l,то зависимость(14) упрощается:

                                                <img width=«163» height=«30» src=«ref-1_749376925-393.coolpic» v:shapes="_x0000_i1113">                                         (15)

Выведем уравнение касательной к единичной окружности <img width=«20» height=«16» src=«ref-1_749370180-197.coolpic» v:shapes="_x0000_i1114">=lв ее точке

P
(р)
. Если М(z) — произвольная точка этой касательной, то <img width=«69» height=«19» src=«ref-1_749377515-258.coolpic» v:shapes="_x0000_i1115">
 
и обратно. На основании(14) имеем:

<img width=«156» height=«21» src=«ref-1_749377773-357.coolpic» v:shapes="_x0000_i1116">

или

<img width=«95» height=«21» src=«ref-1_749378130-292.coolpic» v:shapes="_x0000_i1117">.

Поскольку <img width=«45» height=«21» src=«ref-1_749378422-230.coolpic» v:shapes="_x0000_i1118">, то уравнение касательной становится таким:

                                                           <img width=«77» height=«21» src=«ref-1_749378652-271.coolpic» v:shapes="_x0000_i1119">.                                                  (16)

Это частный случай уравнения(12a) при а=b
=р.
Решим еще две вспомогательные задачи, необходимые для решения содержательных геометрических задач.
Задача1.Найти координату точки пересечения секущих АВ и CD
единичной окружности<img width=«20» height=«16» src=«ref-1_749370180-197.coolpic» v:shapes="_x0000_i1120">=l,если точки А, В, С, Dлежат на этой окруж­ности и имеют соответственно комплексные координаты а, b
, с,
d
.


Пользуясь уравнением (12а), получаем систему

<img width=«107» height=«48» src=«ref-1_749379120-378.coolpic» v:shapes="_x0000_i1121">

 из которой почленным вычитанием находим:

                                            <img width=«133» height=«41» src=«ref-1_749379498-414.coolpic» v:shapes="_x0000_i1122">                                                      (17)

В том частном случае, когда хорды АВ и CDперпендикулярны, в силу (15) ab
=-
cd
,
и поэтому результат(17) приводится к виду

<img width=«147» height=«41» src=«ref-1_749379912-395.coolpic» v:shapes="_x0000_i1123">

откуда

<img width=«136» height=«41» src=«ref-1_749380307-358.coolpic» v:shapes="_x0000_i1124">                                                     (18)

В этом случае точка пересечения определяется только тремя точками A, В, С, так как <img width=«61» height=«41» src=«ref-1_749380665-264.coolpic» v:shapes="_x0000_i1125">
,
и, значит,

<img width=«144» height=«41» src=«ref-1_749380929-393.coolpic» v:shapes="_x0000_i1126">                                                    (19)

3адача2.Найти комплексную координату точки пересечения касатель­ных в точках A
(а)
и B(b) единичной окружности<img width=«20» height=«16» src=«ref-1_749370180-197.coolpic» v:shapes="_x0000_i1127">=l. Для искомой координаты zимеем систему

<img width=«89» height=«51» src=«ref-1_749381519-368.coolpic» v:shapes="_x0000_i1128">

из которой находим:

<img width=«85» height=«41» src=«ref-1_749381887-372.coolpic» v:shapes="_x0000_i1129">

Поскольку <img width=«95» height=«41» src=«ref-1_749382259-308.coolpic» v:shapes="_x0000_i1130"> то получаем окончательно:

                                           <img width=«69» height=«41» src=«ref-1_749382567-308.coolpic» v:shapes="_x0000_i1131">
 
или <img width=«93» height=«41» src=«ref-1_749382875-331.coolpic» v:shapes="_x0000_i1132">                                         
(20)

Покажем теперь метод комплексных чисел в действии, применяя его к доказательству классических теорем элементарной геометрии.
Теорема Ньютона
.
Вописанном около окружности четырехуголь­нике середины диагоналей коллинеарны, с центром окружности.
                              <img width=«346» height=«135» src=«ref-1_749383206-18199.coolpic» v:shapes="_x0000_i1133">


Доказательство.Примем центр окружности за начало, полагая ее радиус равным единице. Обозначим точки касания сторон данного четы­рехугольника AoBoCoDoчерез А, В, С,D (в круговом порядке) (рис.4). Пусть М иN — середины диагоналей АoСoи BoDoсоответственно. Тогда согласно(20) точки Аo, Вo, Сo, Doбудут иметь соответственно комплексные координаты:

<img width=«305» height=«41» src=«ref-1_749401405-687.coolpic» v:shapes="_x0000_i1134">

где a, b, c, d– комплексные координаты точек A, B, C, D.

Поэтому

<img width=«413» height=«41» src=«ref-1_749402092-801.coolpic» v:shapes="_x0000_i1135">

Вычисляем <img width=«129» height=«44» src=«ref-1_749402893-481.coolpic» v:shapes="_x0000_i1136"> Поскольку <img width=«95» height=«41» src=«ref-1_749403374-308.coolpic» v:shapes="_x0000_i1137"><img width=«96» height=«41» src=«ref-1_749403682-308.coolpic» v:shapes="_x0000_i1138">то непосредственно видно, что<img width=«56» height=«41» src=«ref-1_749403990-286.coolpic» v:shapes="_x0000_i1139">На основании(6) точки О, М,N коллинеарны.

 

Теорема Гаусса.Если прямая пересекает прямые, содержащие стороны ВС, СА, АВ треугольника АВС соответственно в точках А1, B1, C1, то середины отрезков АА1, ВВ1, СС1 коллинеарны(рис.5).
Доказательство.Используя(11), запишем условия коллинеар­ности троек точек АВ1С, СА1В, ВС1А, A1B1C1:
                                          <img width=«255» height=«104» src=«ref-1_749404276-1176.coolpic» v:shapes="_x0000_i1140">                              (21)

Если М, N
,
P
середины отрезков AA
1
,
BB
1
,
CC
1
,
то предстоит показать, что
                                          <img width=«236» height=«21» src=«ref-1_749405452-456.coolpic» v:shapes="_x0000_i1141">                                  (22)

Так как <img width=«285» height=«41» src=«ref-1_749405908-558.coolpic» v:shapes="_x0000_i1142"> то доказываемое равенство(22) эквивалентно такому:

           <img width=«505» height=«24» src=«ref-1_749406466-708.coolpic» v:shapes="_x0000_i1143">

или после перемножения:
                           <img width=«324» height=«75» src=«ref-1_749407174-1164.coolpic» v:shapes="_x0000_i1144">                              (23)

Теперь легко видеть то, что(23) получается почленным сложением ра­венств(21). Доказательство закончено.
    продолжение
--PAGE_BREAK--Теорема Паскаля
.
Точки пересечения прямых, содержащих про­тивоположные стороны вписанного шестиугольника, лежат на одной прямой.
Доказательство.Пусть в окружность вписан шестиугольник ABCDEFи <img width=«361» height=«21» src=«ref-1_749408338-577.coolpic» v:shapes="_x0000_i1145"> (рис.6). Примем центр окружности за нулевую точку плоскости, а ее радиус — за единицу длины. Тогда согласно(17) имеем:

<img width=«392» height=«44» src=«ref-1_749408915-816.coolpic» v:shapes="_x0000_i1146">

Вычисляем

<img width=«284» height=«44» src=«ref-1_749409731-671.coolpic» v:shapes="_x0000_i1147">

ианалогично

<img width=«289» height=«44» src=«ref-1_749410402-679.coolpic» v:shapes="_x0000_i1148">

Далее находим:

<img width=«171» height=«44» src=«ref-1_749411081-565.coolpic» v:shapes="_x0000_i1149">



Поскольку числа <img width=«92» height=«24» src=«ref-1_749430355-314.coolpic» v:shapes="_x0000_i1151"> равны соответственно<img width=«109» height=«44» src=«ref-1_749430669-357.coolpic» v:shapes="_x0000_i1152">, то устная проверка обнаруживает, что найденное выражение совпадает со своим сопряженным, т. е. является действительным числом. Это означает коллинеарность точек М, N
, Р.


Teope
м
a

M
онжа
.
Во вписанном в окружность четырехугольнике прямые, проходящие через середины сторон и. каждой диагонали перпенди­кулярно противоположным сторонам и соответственно другой диагонали, пересекаются в одной точке. Она называется точкой Монжа вписанного четырехугольника.
Доказательство.Серединные перпендикуляры к сторонам че­тырёхугольника ABCDпересекаются в центре описанной окружности, который примем за начальную точку. Для каждой точки М(z
)
серединного перпендикуляра к [AB] число  <img width=«85» height=«60» src=«ref-1_749431026-356.coolpic» v:shapes="_x0000_i1153">чисто мнимое.

В частности, приz=0 оно равно<img width=«71» height=«44» src=«ref-1_749431382-344.coolpic» v:shapes="_x0000_i1154">.Для каждой точки N
(
z
)
прямой, проходящей через середину стороны CDперпендикулярно (AB), число<img width=«87» height=«60» src=«ref-1_749431726-354.coolpic» v:shapes="_x0000_i1155"> необходимо будет чисто мнимым и обратно. Но для z=<img width=«108» height=«41» src=«ref-1_749432080-337.coolpic» v:shapes="_x0000_i1156"> оно равно<img width=«59» height=«44» src=«ref-1_749432417-320.coolpic» v:shapes="_x0000_i1157">т. е. чисто мнимое. Следовательно, точка Е с комплексной координатой

<img width=«108» height=«41» src=«ref-1_749432080-337.coolpic» v:shapes="_x0000_i1158"> лежит на указанной прямой. А это выражение симметрично относительно букв а, b,с,d. Поэтому и остальные пять аналогично построенных прямых содержат точку Е.


Решим ещё несколько основных планиметрических задач.




3адача3.Доказать, что диагонали четырехугольника ABCD, вписанного в окружность, перпендикулярны тогда и только тогда, когда сумма квадратов двух его противоположных сторон равна сумме квадратов двух других противоположных сторон.

Решение.Требуется доказать: <img width=«301» height=«24» src=«ref-1_749433074-505.coolpic» v:shapes="_x0000_i1159">

Запишем <img width=«68» height=«19» src=«ref-1_749433579-248.coolpic» v:shapes="_x0000_i1160">  используя (15): <img width=«77» height=«19» src=«ref-1_749433827-254.coolpic» v:shapes="_x0000_i1161">. Тогда, воспользовавшись формулами (15), (2) и тем, что точки A
,
B
,
C
,
D
принадлежат окружности <img width=«52» height=«21» src=«ref-1_749434081-235.coolpic» v:shapes="_x0000_i1162">, приходим к выводу, что <img width=«312» height=«24» src=«ref-1_749434316-511.coolpic» v:shapes="_x0000_i1163">




3адача4.Доказать, что если средние линии MP
,
NQ
четырехугольника  ABCDравны, то его диагонали AC
иBD перпендикулярны и обратно.

Решение. Требуется доказать: <img width=«168» height=«21» src=«ref-1_749434827-385.coolpic» v:shapes="_x0000_i1164">.

(a)<img width=«425» height=«24» src=«ref-1_749435212-683.coolpic» v:shapes="_x0000_i1165"> так как

<img width=«356» height=«41» src=«ref-1_749435895-614.coolpic» v:shapes="_x0000_i1166"> , cогласно (4a). Подставим эти выражения  в равенства (a) и получим: <img width=«235» height=«23» src=«ref-1_749436509-427.coolpic» v:shapes="_x0000_i1167"> но это и есть условие того, что <img width=«68» height=«19» src=«ref-1_749433579-248.coolpic» v:shapes="_x0000_i1168">(см. 14).

Углы и площади. Критерий принадлежности четырех точек одной                                         окружности
Условимся обозначать символом <img width=«77» height=«25» src=«ref-1_749437184-290.coolpic» v:shapes="_x0000_i1169"><img width=«12» height=«23» src=«ref-1_749437474-169.coolpic» v:shapes="_x0000_i1170"> положительно ориентирован­ный угол, на который надо повернуть вектор <img width=«27» height=«23» src=«ref-1_749371158-217.coolpic» v:shapes="_x0000_i1171">, чтобы он стал сонаправлен
                                          <img width=«182» height=«157» src=«ref-1_749437860-9289.coolpic» v:shapes="_x0000_i1172">
с вектором<img width=«12» height=«23» src=«ref-1_749437474-169.coolpic» v:shapes="_x0000_i1173"><img width=«27» height=«24» src=«ref-1_749447318-220.coolpic» v:shapes="_x0000_i1174">. Если <img width=«27» height=«23» src=«ref-1_749447538-211.coolpic» v:shapes="_x0000_i1175"><img width=«39» height=«21» src=«ref-1_749447749-217.coolpic» v:shapes="_x0000_i1176"> и<img width=«67» height=«25» src=«ref-1_749447966-258.coolpic» v:shapes="_x0000_i1177">, то точкам Р и Qсоответст­вуют комплексные числа b—а и d—c(рис.7) и

<img width=«351» height=«41» src=«ref-1_749448224-634.coolpic» v:shapes="_x0000_i1178">                           (24)

Эта формула в применении к положительно ориентированному треуголь­нику АВС дает:               

 <img width=«209» height=«41» src=«ref-1_749448858-496.coolpic» v:shapes="_x0000_i1179"><img width=«107» height=«41» src=«ref-1_749449354-339.coolpic» v:shapes="_x0000_i1180">                             (25)

Если z=r(<img width=«27» height=«15» src=«ref-1_749449693-197.coolpic» v:shapes="_x0000_i1181"><img width=«76» height=«21» src=«ref-1_749449890-275.coolpic» v:shapes="_x0000_i1182"> , то  <img width=«140» height=«21» src=«ref-1_749450165-336.coolpic» v:shapes="_x0000_i1183"> Отсюда

                                         <img width=«96» height=«44» src=«ref-1_749450501-328.coolpic» v:shapes="_x0000_i1184"><img width=«97» height=«44» src=«ref-1_749450829-332.coolpic» v:shapes="_x0000_i1185"><img width=«12» height=«23» src=«ref-1_749437474-169.coolpic» v:shapes="_x0000_i1186"><img width=«12» height=«23» src=«ref-1_749437474-169.coolpic» v:shapes="_x0000_i1187">                                   (26)

Тогда   <img width=«76» height=«25» src=«ref-1_749451499-282.coolpic» v:shapes="_x0000_i1188"><img width=«356» height=«83» src=«ref-1_749451781-884.coolpic» v:shapes="_x0000_i1189"> <img width=«12» height=«23» src=«ref-1_749437474-169.coolpic» v:shapes="_x0000_i1190">                         <img width=«12» height=«23» src=«ref-1_749437474-169.coolpic» v:shapes="_x0000_i1191">    так как<img width=«163» height=«24» src=«ref-1_749453003-385.coolpic» v:shapes="_x0000_i1192">

Итак,

             <img width=«325» height=«44» src=«ref-1_749453388-687.coolpic» v:shapes="_x0000_i1193">                        (27)

Аналогично находим:

<img width=«317» height=«44» src=«ref-1_749454075-686.coolpic» v:shapes="_x0000_i1194">.                       (28)                                                  

Выведем формулу для площади Sположительно ориентированного треугольника АВС:

<img width=«12» height=«23» src=«ref-1_749437474-169.coolpic» v:shapes="_x0000_i1195">    <img width=«12» height=«23» src=«ref-1_749437474-169.coolpic» v:shapes="_x0000_i1196"><img width=«495» height=«41» src=«ref-1_749455099-773.coolpic» v:shapes="_x0000_i1197">

<img width=«12» height=«23» src=«ref-1_749437474-169.coolpic» v:shapes="_x0000_i1198">    <img width=«249» height=«41» src=«ref-1_749456041-506.coolpic» v:shapes="_x0000_i1199">

или

 <img width=«247» height=«41» src=«ref-1_749456547-507.coolpic» v:shapes="_x0000_i1200">                                             (29)

что можно записать в виде определителя третьего порядка:

<img width=«109» height=«76» src=«ref-1_749457054-391.coolpic» v:shapes="_x0000_i1201">                                                               (30)                                       

Если треугольник АВС вписан в окружность <img width=«41» height=«17» src=«ref-1_749457445-210.coolpic» v:shapes="_x0000_i1202">, то формула(29) преобразуется к виду

<img width=«172» height=«41» src=«ref-1_749457655-455.coolpic» v:shapes="_x0000_i1203">.                                                 (31)

Для площади Sположительно ориентированного четырехугольника ABCDимеем:

<img width=«463» height=«41» src=«ref-1_749458110-740.coolpic» v:shapes="_x0000_i1204">        (32)

Если четырехугольникABCD вписан в окружность zz==l, то(32) при­нимает вид:

<img width=«197» height=«41» src=«ref-1_749458850-504.coolpic» v:shapes="_x0000_i1205">                                               (33)

Три произвольно взятые точки всегда принадлежат либо одной окруж­ности, либо одной прямой. Критерии принадлежности трех точек одной прямой рассмотрены выше.

Докажем КРИТЕРИЙ принадлежности четырех точек одной окружности или прямой.

Возьмем четыре произвольные точки A
, В, С,
D
соответственно с комплексными координатами а, b,c,d. Комплексное число

<img width=«217» height=«44» src=«ref-1_749459354-583.coolpic» v:shapes="_x0000_i1206">
                                             
(34)

называется двойным отношением точек A, В, С,D и обозначается (AB, CD). Порядок точек существен.
Теорема.Для того чтобы, четыре точки лежали на одной прямой или на одной окружности, необходимо и достаточно, чтобы их двойное отношение было действительным числом.
Доказательство.Если точки А, В, С,D коллинеарны, то отно­шения<img width=«39» height=«41» src=«ref-1_749459937-250.coolpic» v:shapes="_x0000_i1207"> и <img width=«41» height=«41» src=«ref-1_749460187-267.coolpic» v:shapes="_x0000_i1208">действительные числа (см. условие(10)). Следовательно, в этом случае будет действительным и двойное отношение(34). Если точки А, В, С,D лежат на окружности, то рассмотрим два воз­можных случая:
1)               точки С иD находятся в одной полуплоскости от прямой АВ;

2)               точки С иD находятся в различных полуплоскостях от прямой АВ.
В первом случае ориентированные углы ВСА и BDAравны, во втором случае <img width=«17» height=«17» src=«ref-1_749460454-196.coolpic» v:shapes="_x0000_i1209">ВСА+<img width=«17» height=«17» src=«ref-1_749460454-196.coolpic» v:shapes="_x0000_i1210">АDВ= ±<img width=«16» height=«13» src=«ref-1_749460846-194.coolpic» v:shapes="_x0000_i1211">, т. е. <img width=«17» height=«17» src=«ref-1_749460454-196.coolpic» v:shapes="_x0000_i1212">ВСА-<img width=«17» height=«17» src=«ref-1_749460454-196.coolpic» v:shapes="_x0000_i1213">ВСА= ±<img width=«16» height=«13» src=«ref-1_749460846-194.coolpic» v:shapes="_x0000_i1214">. В обоих случаях разность <img width=«185» height=«25» src=«ref-1_749461626-390.coolpic» v:shapes="_x0000_i1215"> равна нулю или ±<img width=«16» height=«13» src=«ref-1_749460846-194.coolpic» v:shapes="_x0000_i1216">. Но поскольку согласно (24) эта разность равна

<img width=«316» height=«41» src=«ref-1_749462210-688.coolpic» v:shapes="_x0000_i1217">

то <img width=«16» height=«13» src=«ref-1_749462898-194.coolpic» v:shapes="_x0000_i1218"> — действительное число.

Обратно: если двойное отношение четырех точек действительно, то эти точки или коллинеарны, или принадлежат одной окружности. В самом деле, тогда если<img width=«40» height=«41» src=«ref-1_749463092-263.coolpic» v:shapes="_x0000_i1219"> действительное число, то и <img width=«41» height=«41» src=«ref-1_749460187-267.coolpic» v:shapes="_x0000_i1220"> действительное число.                                Поэтому точки А, В, С коллинеарны и точки А, В, Dколлинеарны, и, значит, все четыре точки коллинеарны. Если же число <img width=«39» height=«41» src=«ref-1_749459937-250.coolpic» v:shapes="_x0000_i1221"> комплексное, то и число<img width=«41» height=«41» src=«ref-1_749460187-267.coolpic» v:shapes="_x0000_i1222"><img width=«12» height=«23» src=«ref-1_749437474-169.coolpic» v:shapes="_x0000_i1223"> <img width=«12» height=«23» src=«ref-1_749437474-169.coolpic» v:shapes="_x0000_i1224"><img width=«12» height=«23» src=«ref-1_749437474-169.coolpic» v:shapes="_x0000_i1225"> также комплексное, отличное от действительного. Поэтому точки A, B, С неколлинеарны и точки А, В,D также неколлинеарны. Так как по условию двойное отношениевещественно, то

<img width=«313» height=«49» src=«ref-1_749464646-690.coolpic» v:shapes="_x0000_i1226">

Следовательно, либо <img width=«17» height=«17» src=«ref-1_749460454-196.coolpic» v:shapes="_x0000_i1227">BCA
=<img width=«17» height=«17» src=«ref-1_749460454-196.coolpic» v:shapes="_x0000_i1228">
BDA
,
либо <img width=«17» height=«17» src=«ref-1_749460454-196.coolpic» v:shapes="_x0000_i1229">ВСА—<img width=«17» height=«17» src=«ref-1_749460454-196.coolpic» v:shapes="_x0000_i1230">ВD
А=±<img width=«16» height=«13» src=«ref-1_749460846-194.coolpic» v:shapes="_x0000_i1231">,
т.е. <img width=«17» height=«17» src=«ref-1_749460454-196.coolpic» v:shapes="_x0000_i1232">ВСА+<img width=«17» height=«17» src=«ref-1_749460454-196.coolpic» v:shapes="_x0000_i1233">
ADB
=±<img width=«16» height=«13» src=«ref-1_749460846-194.coolpic» v:shapes="_x0000_i1234">
.В первом случае отрезок АВ из точек С иD виден под равными углами, и, стало быть, они принадлежат одной дуге окружности, стягиваемой хордой АВ. Во втором случае сумма противоположных углов четырехугольника ACBDравна ±<img width=«16» height=«13» src=«ref-1_749460846-194.coolpic» v:shapes="_x0000_i1235">, и поэтому он будет вписанным в окружность. Доказательство закончено.




Задача1.В окружности проведены три параллельные хорды <img width=«95» height=«24» src=«ref-1_749467094-303.coolpic» v:shapes="_x0000_i1236">Доказать, что для произвольной точки М окружности прямые <img width=«101» height=«23» src=«ref-1_749467397-337.coolpic» v:shapes="_x0000_i1237">образуют равные углы соответственно с прямыми ВС, СА, АВ.

Решение.Принимая окружность за единичную, отнесем точкам А, В, С, A
1
,
B
1
,
C
1
комплексные числа <img width=«99» height=«23» src=«ref-1_749467734-309.coolpic» v:shapes="_x0000_i1238">Тогда по условию(9) параллельности хорд имеем <img width=«104» height=«23» src=«ref-1_749468043-285.coolpic» v:shapes="_x0000_i1239"> Следует доказать, что <img width=«275» height=«25» src=«ref-1_749468328-520.coolpic» v:shapes="_x0000_i1240"> (рис.8).

Первое равенство эквивалентно такому:  <img width=«157» height=«45» src=«ref-1_749468848-448.coolpic» v:shapes="_x0000_i1241">

Или

                                   <img width=«163» height=«47» src=«ref-1_749469296-517.coolpic» v:shapes="_x0000_i1242">

т. е. эта дробь должна быть числом действительным. А это имеет место, поскольку сопряженное ей число

<img width=«235» height=«47» src=«ref-1_749469813-691.coolpic» v:shapes="_x0000_i1243">

равно этой же дроби. Аналогично доказывается и второе равенство углов.




Задача2.На плоскости даны четыре окружности <img width=«84» height=«24» src=«ref-1_749470504-284.coolpic» v:shapes="_x0000_i1244">так, что окружности <img width=«17» height=«23» src=«ref-1_749470788-200.coolpic» v:shapes="_x0000_i1245"> и <img width=«20» height=«23» src=«ref-1_749470988-204.coolpic» v:shapes="_x0000_i1246"> пересекаются в точках <img width=«19» height=«23» src=«ref-1_749471192-205.coolpic» v:shapes="_x0000_i1247"> и<img width=«19» height=«23» src=«ref-1_749471397-207.coolpic» v:shapes="_x0000_i1248">;окружности <img width=«20» height=«23» src=«ref-1_749470988-204.coolpic» v:shapes="_x0000_i1249"> и <img width=«19» height=«24» src=«ref-1_749471808-202.coolpic» v:shapes="_x0000_i1250"> пе­ресекаются в точках <img width=«20» height=«23» src=«ref-1_749472010-211.coolpic» v:shapes="_x0000_i1251">и <img width=«20» height=«23» src=«ref-1_749472221-213.coolpic» v:shapes="_x0000_i1252">, окружности <img width=«19» height=«24» src=«ref-1_749471808-202.coolpic» v:shapes="_x0000_i1253"> и  <img width=«20» height=«23» src=«ref-1_749472636-204.coolpic» v:shapes="_x0000_i1254">—в точках  <img width=«20» height=«24» src=«ref-1_749472840-208.coolpic» v:shapes="_x0000_i1255">и  <img width=«20» height=«24» src=«ref-1_749473048-209.coolpic» v:shapes="_x0000_i1256"> и  ок­ружности<img width=«20» height=«23» src=«ref-1_749472636-204.coolpic» v:shapes="_x0000_i1257"> и <img width=«17» height=«23» src=«ref-1_749470788-200.coolpic» v:shapes="_x0000_i1258"> — в точках <img width=«20» height=«23» src=«ref-1_749473661-210.coolpic» v:shapes="_x0000_i1259"> и <img width=«20» height=«23» src=«ref-1_749473871-212.coolpic» v:shapes="_x0000_i1260">. Доказать, что если точки <img width=«88» height=«24» src=«ref-1_749474083-302.coolpic» v:shapes="_x0000_i1261"><img width=«12» height=«23» src=«ref-1_749437474-169.coolpic» v:shapes="_x0000_i1262">лежат на одной окружности или прямой, то и точки <img width=«88» height=«24» src=«ref-1_749474554-295.coolpic» v:shapes="_x0000_i1263"> также лежат на одной
<img width=«219» height=«189» src=«ref-1_749474849-15125.coolpic» v:shapes="_x0000_i1264">                   <img width=«230» height=«188» src=«ref-1_749489974-15923.coolpic» v:shapes="_x0000_i1265">
окружности или прямой (рис.9).

    продолжение
--PAGE_BREAK--Решение.Согласно теореме этого параграфа и условию задачи будут действительрыми двойные отношения:                                                              

                   <img width=«305» height=«93» src=«ref-1_749505897-1205.coolpic» v:shapes="_x0000_i1266"> 

Поэтому будет действительным и число

                   <img width=«313» height=«80» src=«ref-1_749507102-1043.coolpic» v:shapes="_x0000_i1267">

Следовательно, из вещественности двойного отношения  <img width=«87» height=«24» src=«ref-1_749508145-301.coolpic» v:shapes="_x0000_i1268"> вы­текает вещественность и двойного отношения <img width=«87» height=«24» src=«ref-1_749508446-298.coolpic» v:shapes="_x0000_i1269">.
Подобные и равные треугольники. Правильный треугольник
ОПР:Треугольники АВС и <img width=«48» height=«23» src=«ref-1_749508744-245.coolpic» v:shapes="_x0000_i1270">подобны и одинаково ориентированы (по­добие первого рода), если только <img width=«219» height=«23» src=«ref-1_749508989-422.coolpic» v:shapes="_x0000_i1271"> и <img width=«147» height=«23» src=«ref-1_749509411-364.coolpic» v:shapes="_x0000_i1272">

 (углы ориентированные).

Эти равенства с помощью комплексных чисел можно записать так:

               <img width=«411» height=«47» src=«ref-1_749509775-693.coolpic» v:shapes="_x0000_i1273">

Два равенства <img width=«123» height=«47» src=«ref-1_749510468-373.coolpic» v:shapes="_x0000_i1274"> и <img width=«145» height=«47» src=«ref-1_749510841-426.coolpic» v:shapes="_x0000_i1275"> эквивалентны одному  <img width=«105» height=«47» src=«ref-1_749511267-360.coolpic» v:shapes="_x0000_i1276"> или 

<img width=«141» height=«43» src=«ref-1_749511627-406.coolpic» v:shapes="_x0000_i1277">                                                  (35)

где <img width=«27» height=«13» src=«ref-1_749512033-196.coolpic» v:shapes="_x0000_i1278"> комплексное число, <img width=«40» height=«21» src=«ref-1_749512229-204.coolpic» v:shapes="_x0000_i1279">коэффициент подобия.

 Если, в частности,<img width=«15» height=«13» src=«ref-1_749512433-189.coolpic» v:shapes="_x0000_i1280">  — число действительное, то <img width=«165» height=«43» src=«ref-1_749512622-408.coolpic» v:shapes="_x0000_i1281">и на основании признака(8) будет<img width=«93» height=«23» src=«ref-1_749513030-303.coolpic» v:shapes="_x0000_i1282">. По такой же причине <img width=«92» height=«23» src=«ref-1_749513333-307.coolpic» v:shapes="_x0000_i1283">и<img width=«93» height=«23» src=«ref-1_749513640-304.coolpic» v:shapes="_x0000_i1284">. Следовательно, треугольники <img width=«37» height=«19» src=«ref-1_749513944-223.coolpic» v:shapes="_x0000_i1285"> и <img width=«48» height=«23» src=«ref-1_749508744-245.coolpic» v:shapes="_x0000_i1286"> гомотетичны. 

Соотношение(35) — необходимый н достаточный признак того, что треугольники АВС и <img width=«48» height=«23» src=«ref-1_749508744-245.coolpic» v:shapes="_x0000_i1287"> являются подобнымии одинаково ориенти­рованными. Ему можно придать симметричный вид:

<img width=«211» height=«23» src=«ref-1_749514657-430.coolpic» v:shapes="_x0000_i1288">                                              (36)

или

<img width=«92» height=«79» src=«ref-1_749515087-369.coolpic» v:shapes="_x0000_i1289">.                                                         (37)

ОПР. Треугольники АВС и <img width=«48» height=«23» src=«ref-1_749508744-245.coolpic» v:shapes="_x0000_i1290">подобны и противоположно ориентированы (подобие второго рода), <img width=«21» height=«15» src=«ref-1_749515701-198.coolpic» v:shapes="_x0000_i1291"><img width=«200» height=«23» src=«ref-1_749515899-397.coolpic» v:shapes="_x0000_i1292"> и <img width=«156» height=«23» src=«ref-1_749516296-368.coolpic» v:shapes="_x0000_i1293">. Последнее равенство дает:

                              <img width=«237» height=«47» src=«ref-1_749516664-526.coolpic» v:shapes="_x0000_i1294">

Два равенства

                          <img width=«127» height=«47» src=«ref-1_749517190-397.coolpic» v:shapes="_x0000_i1295"> и <img width=«148» height=«47» src=«ref-1_749517587-432.coolpic» v:shapes="_x0000_i1296">

эквивалентны  одному

                                             <img width=«109» height=«47» src=«ref-1_749518019-376.coolpic» v:shapes="_x0000_i1297">

или             

          <img width=«141» height=«43» src=«ref-1_749518395-419.coolpic» v:shapes="_x0000_i1298">                                                    (38)     

где <img width=«15» height=«13» src=«ref-1_749512433-189.coolpic» v:shapes="_x0000_i1299">  — комплексное число, <img width=«51» height=«21» src=«ref-1_749519003-227.coolpic» v:shapes="_x0000_i1300">-коэффициент подобия.

Соотношение(38) есть необходимый и достаточный признак того, что треугольники АВС и<img width=«48» height=«23» src=«ref-1_749508744-245.coolpic» v:shapes="_x0000_i1301"> подобны и ориентированы противоположно. Его можно записать в симметричной форме:
<img width=«213» height=«23» src=«ref-1_749519475-432.coolpic» v:shapes="_x0000_i1302">                                           (39)
или же так:

<img width=«96» height=«79» src=«ref-1_749519907-372.coolpic» v:shapes="_x0000_i1303">                                                     (40)
Если<img width=«45» height=«21» src=«ref-1_749520279-214.coolpic» v:shapes="_x0000_i1304">, то треугольники АВС и <img width=«48» height=«23» src=«ref-1_749508744-245.coolpic» v:shapes="_x0000_i1305">будут равны (конгруэнтны).

Тогда соотношения(35) и(38) становятся признаками равенства треугольников соответственно одинаковой и противоположной ориентации.

Рассмотренные признаки подобия треугольников позволяют обосновать простой способ построение произведения и частного двух комплексных чисел. Пусть даны точки <img width=«49» height=«21» src=«ref-1_749520738-242.coolpic» v:shapes="_x0000_i1306"> с комплексными координатами <img width=«36» height=«21» src=«ref-1_749520980-226.coolpic» v:shapes="_x0000_i1307"> и требуется построить точку М с координатой z
=
ab
.
Тогда, очевидно, <img width=«89» height=«41» src=«ref-1_749521206-323.coolpic» v:shapes="_x0000_i1308">. Это равенство говорит о том, что треугольники ОЕА и ОВМ подобны и одинаково ориентированы. Отсюда и вытекает способ построения точки М, соответствующей произведению ab (рис.10).

Обратно: если даны точки М иА соответственно с координатамиab и a, то точка В, соответствующая частному этих чисел строится на основании тех, же подобных треугольников.   

Следует обратить внимание на один важный частный случай. Если |а|=1, то точка М будет образом точки В при повороте около нулевой точки на угол<img width=«64» height=«17» src=«ref-1_749521529-249.coolpic» v:shapes="_x0000_i1309">. Если потребовать, чтобы ориентированный треугольник АВС был подобен ориентированному треугольнику BCA
,
то треугольник АВС необходимо будет правильным. Поэтому из условия(36) получаем необходимое и достаточное условие того, чтобы треугольник АВС  был правильным

<img width=«180» height=«24» src=«ref-1_749521778-393.coolpic» v:shapes="_x0000_i1310">                                                 (41)

или

<img width=«212» height=«24» src=«ref-1_749522171-397.coolpic» v:shapes="_x0000_i1311">                                              (42)

Введем в употребление комплексное число<img width=«147» height=«41» src=«ref-1_749522568-398.coolpic» v:shapes="_x0000_i1312"> являюще­еся одним из корней уравнения<img width=«47» height=«21» src=«ref-1_749522966-217.coolpic» v:shapes="_x0000_i1313">(Формула для нахождения корней -<img width=«324» height=«41» src=«ref-1_749523183-657.coolpic» v:shapes="_x0000_i1314">) Другие два корня которого равны1 и<img width=«261» height=«41» src=«ref-1_749523840-518.coolpic» v:shapes="_x0000_i1315"><img width=«12» height=«23» src=«ref-1_749437474-169.coolpic» v:shapes="_x0000_i1316">. По теореме Виета для кубического уравнения <img width=«65» height=«21» src=«ref-1_749524527-236.coolpic» v:shapes="_x0000_i1317"> имеем<img width=«93» height=«21» src=«ref-1_749524763-277.coolpic» v:shapes="_x0000_i1318"> Это легко проверить и непосред­ственно. Тогда равенство(41) будет эквивалентно такому:
<img width=«195» height=«188» src=«ref-1_749525040-13417.coolpic» v:shapes="_x0000_i1319">                      <img width=«285» height=«187» src=«ref-1_749538457-11242.coolpic» v:shapes="_x0000_i1320">
                                 <img width=«215» height=«24» src=«ref-1_749549699-424.coolpic» v:shapes="_x0000_i1321">

или после умножения первого трехчлена на <img width=«20» height=«20» src=«ref-1_749550123-207.coolpic» v:shapes="_x0000_i1322">:

<img width=«212» height=«24» src=«ref-1_749550330-422.coolpic» v:shapes="_x0000_i1323">.                                            (43)

 Итак, для того чтобы треугольник АВС был правильным, необходимо и достаточно выполнения хотя бы одного из равенств:
<img width=«109» height=«21» src=«ref-1_749550752-292.coolpic» v:shapes="_x0000_i1324">                                                         (44)

 или же         

 <img width=«113» height=«21» src=«ref-1_749551044-290.coolpic» v:shapes="_x0000_i1325">                                                        (45)
Оказывается, первое из этих равенств соответствует только тому случаю, когда треугольник АВС ориентирован положительно, а второе выполняется лишь при отрицательной его ориентации. В самом деле, так как умножению на <img width=«13» height=«13» src=«ref-1_749551334-192.coolpic» v:shapes="_x0000_i1326"> отвечает поворот на <img width=«28» height=«41» src=«ref-1_749551526-244.coolpic» v:shapes="_x0000_i1327">, то при положительной ориентации треугольника <img width=«208» height=«21» src=«ref-1_749551770-381.coolpic» v:shapes="_x0000_i1328">(рис.11), откуда <img width=«215» height=«21» src=«ref-1_749552151-392.coolpic» v:shapes="_x0000_i1329">и поэтому<img width=«209» height=«24» src=«ref-1_749552543-400.coolpic» v:shapes="_x0000_i1330">

Аналогично проверяется выполнение равенства(45) для отрицательно ориентированного правильного треугольника АВС. Очевидно, одновременно равенства(44) и(45) выполняться не могут.

 Если правильный треугольник АВС вписан в окружность<img width=«41» height=«17» src=«ref-1_749457445-210.coolpic» v:shapes="_x0000_i1331">, то при его положительной ориентации <img width=«47» height=«19» src=«ref-1_749553153-225.coolpic» v:shapes="_x0000_i1332">и <img width=«55» height=«21» src=«ref-1_749553378-234.coolpic» v:shapes="_x0000_i1333">, а при отрицательной ориента­ции <img width=«48» height=«19» src=«ref-1_749553612-231.coolpic» v:shapes="_x0000_i1334">и <img width=«55» height=«21» src=«ref-1_749553843-242.coolpic» v:shapes="_x0000_i1335">Поэтому каждое из условий(44) и(45) принимает вид:

<img width=«87» height=«19» src=«ref-1_749554085-258.coolpic» v:shapes="_x0000_i1336">                                                         (46)




Задача1.Доказать, что треугольник<img width=«53» height=«27» src=«ref-1_749554343-245.coolpic» v:shapes="_x0000_i1337">, стороны которого при­надлежат касательным в вершинах треугольника АВС к его описанной ок­ружности, гомотетичен треугольнику с вершинами в основаниях <img width=«73» height=«23» src=«ref-1_749554588-280.coolpic» v:shapes="_x0000_i1338">высот треугольника АВС.   

Решение.Принимаем описанную окружность за единичную <img width=«47» height=«19» src=«ref-1_749554868-211.coolpic» v:shapes="_x0000_i1339"> Руководствуясь формулами(20) и(19), получаем:

                    <img width=«447» height=«85» src=«ref-1_749555079-1176.coolpic» v:shapes="_x0000_i1340">

Проверяем выполнимость признака(35):

                            <img width=«293» height=«47» src=«ref-1_749556255-645.coolpic» v:shapes="_x0000_i1341">

 причем<img width=«44» height=«15» src=«ref-1_749556900-218.coolpic» v:shapes="_x0000_i1342">, т. е. <img width=«15» height=«13» src=«ref-1_749512433-189.coolpic» v:shapes="_x0000_i1343">-действительное число. Значит, треугольники <img width=«48» height=«23» src=«ref-1_749508744-245.coolpic» v:shapes="_x0000_i1344">и <img width=«53» height=«23» src=«ref-1_749557552-261.coolpic» v:shapes="_x0000_i1345"> гомотетичны.
3
адача2.
Два равных одинаково ориентированных треугольника АВС и <img width=«48» height=«23» src=«ref-1_749508744-245.coolpic» v:shapes="_x0000_i1346"> вписаны в одну окружность. Доказать, что треугольник с верши­нами в точках пересечения прямых ВС и<img width=«33» height=«23» src=«ref-1_749558058-225.coolpic» v:shapes="_x0000_i1347">, СА и<img width=«33» height=«23» src=«ref-1_749558283-227.coolpic» v:shapes="_x0000_i1348">, ABи <img width=«33» height=«23» src=«ref-1_749558510-227.coolpic» v:shapes="_x0000_i1349">подобен данным треугольникам.

Решение.Придадим окружности уравнение <img width=«43» height=«19» src=«ref-1_749558737-215.coolpic» v:shapes="_x0000_i1350">. Вершины. треуголь­ника <img width=«48» height=«23» src=«ref-1_749508744-245.coolpic» v:shapes="_x0000_i1351"> служат образами вершин треугольника АВС при повороте на некоторый угол <img width=«44» height=«17» src=«ref-1_749559197-231.coolpic» v:shapes="_x0000_i1352"> <img width=«47» height=«21» src=«ref-1_749559428-217.coolpic» v:shapes="_x0000_i1353">. Поэтому <img width=«179» height=«23» src=«ref-1_749559645-374.coolpic» v:shapes="_x0000_i1354"> Если<img width=«68» height=«23» src=«ref-1_749560019-276.coolpic» v:shapes="_x0000_i1355"> точки пересечения прямых ВС и <img width=«40» height=«23» src=«ref-1_749560295-232.coolpic» v:shapes="_x0000_i1356"> СА и <img width=«40» height=«23» src=«ref-1_749560527-233.coolpic» v:shapes="_x0000_i1357"> АВ и <img width=«33» height=«23» src=«ref-1_749558510-227.coolpic» v:shapes="_x0000_i1358"> соот­ветственно, то на основании(17) <img width=«239» height=«44» src=«ref-1_749560987-595.coolpic» v:shapes="_x0000_i1359"> откуда  <img width=«77» height=«41» src=«ref-1_749561582-306.coolpic» v:shapes="_x0000_i1360"> Аналогично        <img width=«77» height=«41» src=«ref-1_749561888-308.coolpic» v:shapes="_x0000_i1361"> <img width=«76» height=«41» src=«ref-1_749562196-306.coolpic» v:shapes="_x0000_i1362">

Осталось проверить условие(17): <img width=«221» height=«23» src=«ref-1_749562502-432.coolpic» v:shapes="_x0000_i1363"> что делается непосредственной подстановкой.
3
адача3.
Доказать, что середины отрезков, соединяющих соответственные вер­шины двух равных и противоположно ориентированных треугольников, коллинеарны.

Решение. Для доказательства данной задачи воспользуемся:

1)         Формулой (38),- необходимое и достаточное условие равенства двух противоположно ориентированных треугольников ABCи <img width=«51» height=«23» src=«ref-1_749562934-253.coolpic» v:shapes="_x0000_i1364"> <img width=«105» height=«47» src=«ref-1_749563187-360.coolpic» v:shapes="_x0000_i1365">;

2)         Формулой (4а) для точек M
,
N
,
P
:  <img width=«293» height=«41» src=«ref-1_749563547-568.coolpic» v:shapes="_x0000_i1366"> (из условия задачи);

3)         Формулой (11),- коллинеарности точек M
,
N
,
P
: <img width=«245» height=«21» src=«ref-1_749564115-458.coolpic» v:shapes="_x0000_i1367">

Теперь простой проверкой убеждаемся в том, что из 1)<img width=«15» height=«13» src=«ref-1_749564573-188.coolpic» v:shapes="_x0000_i1368">2) <img width=«21» height=«15» src=«ref-1_749564761-192.coolpic» v:shapes="_x0000_i1369"> 3).


ПРЯМАЯ И ОКРУЖНОСТЬ НА ПЛОСКОСТИ  КОМПЛЕКСНЫХ ЧИСЕЛ

Пусть произвольной точке М плоскости комплексных чисел соответ­ствует комплексное число<img width=«65» height=«20» src=«ref-1_749564953-252.coolpic» v:shapes="_x0000_i1370">. Из равенств <img width=«65» height=«20» src=«ref-1_749564953-252.coolpic» v:shapes="_x0000_i1371"> и <img width=«65» height=«20» src=«ref-1_749565457-250.coolpic» v:shapes="_x0000_i1372"> од­нозначно выражаются  декартовы координаты х и у точки М через комплекс­ные числа <img width=«16» height=«17» src=«ref-1_749565707-190.coolpic» v:shapes="_x0000_i1373">и <img width=«13» height=«13» src=«ref-1_749565897-190.coolpic» v:shapes="_x0000_i1374">:


<img width=«189» height=«41» src=«ref-1_749566087-422.coolpic» v:shapes="_x0000_i1375">                                                (1)

Поэтому комплексные числаz и<img width=«13» height=«13» src=«ref-1_749565897-190.coolpic» v:shapes="_x0000_i1376"> называются сопряженными комплексными координатами этой точки.                                      

Формулы(1) позволяют осуществить переход от уравнения геометри­ческой фигуры в декартовых координатах к ее уравнению в сопряженных комплексных координатах. Однако сейчас мы предпочли непосредственное рассмотрение уравнений в сопряженных комплексных координатах.
Геометрический смысл уравнения  <img width=«97» height=«19» src=«ref-1_749566699-283.coolpic» v:shapes="_x0000_i1377">

Найдем множество точек плоскости, сопряженные комплексные коорди­наты которых удовлетворяют уравнению

<img width=«97» height=«19» src=«ref-1_749566699-283.coolpic» v:shapes="_x0000_i1378">                                                                            (2)                                                                                                             

Сначала выделим особый случай, когда с=0. Тогда имеем систему отно­сительно <img width=«13» height=«13» src=«ref-1_749567265-190.coolpic» v:shapes="_x0000_i1379"> и <img width=«13» height=«13» src=«ref-1_749565897-190.coolpic» v:shapes="_x0000_i1380">

<img width=«87» height=«49» src=«ref-1_749567645-392.coolpic» v:shapes="_x0000_i1381">

второе уравнение которой получается из первого переходом к сопряжен­ным числам. Уравнивая коэффициенты при <img width=«13» height=«13» src=«ref-1_749565897-190.coolpic» v:shapes="_x0000_i1382">, путем вычитания второго уравнения из первого получаем:

<img width=«105» height=«23» src=«ref-1_749568227-310.coolpic» v:shapes="_x0000_i1383">

Если <img width=«57» height=«20» src=«ref-1_749568537-246.coolpic» v:shapes="_x0000_i1384">, т.е. <img width=«53» height=«21» src=«ref-1_749568783-233.coolpic» v:shapes="_x0000_i1385">, то решением полученного уравнения, а значит, и решением исходного уравнения <img width=«75» height=«19» src=«ref-1_749569016-262.coolpic» v:shapes="_x0000_i1386"> будет единственное число z=0. При  <img width=«53» height=«21» src=«ref-1_749569278-228.coolpic» v:shapes="_x0000_i1387"> уравнение <img width=«75» height=«19» src=«ref-1_749569016-262.coolpic» v:shapes="_x0000_i1388"> напишем в виде <img width=«63» height=«41» src=«ref-1_749569768-257.coolpic» v:shapes="_x0000_i1389">. Модули левой и правой частей равны. Необходимо, чтобы <img width=«164» height=«41» src=«ref-1_749570025-402.coolpic» v:shapes="_x0000_i1390">, откуда <img width=«128» height=«41» src=«ref-1_749570427-371.coolpic» v:shapes="_x0000_i1391">. Этому условию удовлет­воряет каждая точка прямей m,  проходящей через начало под углом <img width=«107» height=«41» src=«ref-1_749570798-351.coolpic» v:shapes="_x0000_i1392"> к действительной оси  (рис.1). Так, уравнением 

<img width=«75» height=«19» src=«ref-1_749569016-262.coolpic» v:shapes="_x0000_i1393">                                                     (3)


задается прямая при <img width=«53» height=«21» src=«ref-1_749569278-228.coolpic» v:shapes="_x0000_i1395"> и точка <img width=«37» height=«19» src=«ref-1_749581169-214.coolpic» v:shapes="_x0000_i1396"> при <img width=«53» height=«21» src=«ref-1_749568783-233.coolpic» v:shapes="_x0000_i1397">.

Пусть теперь <img width=«37» height=«19» src=«ref-1_749581616-222.coolpic» v:shapes="_x0000_i1398">. Свободный член уравнения(2) можно всегда сделать действительным числом путем умно­жения обеих частей уравнения на с. Поэтому сразу будем полагать <img width=«65» height=«19» src=«ref-1_749581838-234.coolpic» v:shapes="_x0000_i1399"> Тогда имеем систему:

<img width=«112» height=«49» src=«ref-1_749582072-431.coolpic» v:shapes="_x0000_i1400">

из которой получаем: <img width=«156» height=«23» src=«ref-1_749582503-373.coolpic» v:shapes="_x0000_i1401">. Рассмотрим возможные случаи.

Если <img width=«40» height=«20» src=«ref-1_749582876-224.coolpic» v:shapes="_x0000_i1402">, то <img width=«76» height=«41» src=«ref-1_749583100-305.coolpic» v:shapes="_x0000_i1403"> и подстановкой в исходное уравнение получаем: <img width=«153» height=«41» src=«ref-1_749583405-422.coolpic» v:shapes="_x0000_i1404"> или  <img width=«172» height=«23» src=«ref-1_749583827-373.coolpic» v:shapes="_x0000_i1405">.

При <img width=«56» height=«21» src=«ref-1_749584200-235.coolpic» v:shapes="_x0000_i1406"> его решение единственно:

<img width=«91» height=«41» src=«ref-1_749584435-360.coolpic» v:shapes="_x0000_i1407">

При <img width=«144» height=«23» src=«ref-1_749584795-356.coolpic» v:shapes="_x0000_i1408"> решений нет.

Если <img width=«40» height=«20» src=«ref-1_749585151-221.coolpic» v:shapes="_x0000_i1409">, то <img width=«40» height=«19» src=«ref-1_749585372-222.coolpic» v:shapes="_x0000_i1410"> и <img width=«57» height=«20» src=«ref-1_749585594-244.coolpic» v:shapes="_x0000_i1411">, т. е. <img width=«53» height=«21» src=«ref-1_749569278-228.coolpic» v:shapes="_x0000_i1412">. В этом случае уравнением (2) при <img width=«37» height=«16» src=«ref-1_749586066-199.coolpic» v:shapes="_x0000_i1413"> прямая. В самом деле, возьмем точку <img width=«61» height=«41» src=«ref-1_749586265-290.coolpic» v:shapes="_x0000_i1414"> и век­тор <img width=«27» height=«24» src=«ref-1_749366583-222.coolpic» v:shapes="_x0000_i1415"> точки В(b
)
и рассмотрим множество точек  М(z), для каждой из ко­торых (MQ
)<img width=«15» height=«17» src=«ref-1_749586777-177.coolpic» v:shapes="_x0000_i1416">(
OB
):


<img width=«180» height=«41» src=«ref-1_749586954-460.coolpic» v:shapes="_x0000_i1417">                                           (4)

Очевидно, это множество есть прямая. При <img width=«40» height=«20» src=«ref-1_749585151-221.coolpic» v:shapes="_x0000_i1418"> и <img width=«37» height=«16» src=«ref-1_749586066-199.coolpic» v:shapes="_x0000_i1419"> уравнение(4) эквивалентно уравнению(2).

Таким образом, при <img width=«40» height=«20» src=«ref-1_749585151-221.coolpic» v:shapes="_x0000_i1420"> и <img width=«37» height=«16» src=«ref-1_749586066-199.coolpic» v:shapes="_x0000_i1421"> уравнение(2) есть уравнение прямой, которая проходит через точку<img width=«61» height=«41» src=«ref-1_749586265-290.coolpic» v:shapes="_x0000_i1422"> перпендикулярно вектору <img width=«45» height=«27» src=«ref-1_749588544-255.coolpic» v:shapes="_x0000_i1423">.

Наконец, отметим случай, когда <img width=«40» height=«20» src=«ref-1_749585151-221.coolpic» v:shapes="_x0000_i1424">, но <img width=«37» height=«17» src=«ref-1_749589020-213.coolpic» v:shapes="_x0000_i1425">. Тогда система

<img width=«109» height=«49» src=«ref-1_749589233-429.coolpic» v:shapes="_x0000_i1426">

приводит к противоречию: <img width=«216» height=«23» src=«ref-1_749589662-422.coolpic» v:shapes="_x0000_i1427">, т.е. <img width=«37» height=«16» src=«ref-1_749586066-199.coolpic» v:shapes="_x0000_i1428">.

Подведем итоги. Уравнением <img width=«97» height=«19» src=«ref-1_749566699-283.coolpic» v:shapes="_x0000_i1429">, в котором хотя бы один из коэффициентов aиb отличен от нуля, задается:

1)прямая при |а|=|b
|
, с=0, а также при <img width=«80» height=«23» src=«ref-1_749590566-254.coolpic» v:shapes="_x0000_i1430">;

2)единственная точка при <img width=«53» height=«21» src=«ref-1_749568783-233.coolpic» v:shapes="_x0000_i1431">;

3) пустое множество в иных случаях, т. е. при |a
|= |
b
|, <img width=«80» height=«23» src=«ref-1_749591053-272.coolpic» v:shapes="_x0000_i1432">,
а так­же при <img width=«40» height=«20» src=«ref-1_749585151-221.coolpic» v:shapes="_x0000_i1433">, <img width=«37» height=«17» src=«ref-1_749589020-213.coolpic» v:shapes="_x0000_i1434">.                                                  

Достигнув поставленной цели, возвратимся снова к системе:

<img width=«109» height=«49» src=«ref-1_749589233-429.coolpic» v:shapes="_x0000_i1435">


не налагая ограничений на коэффициенты а, b
, с,
кроме того, что aи b
не равны нулю одновременно. Уравнивая коэффициенты при <img width=«13» height=«13» src=«ref-1_749565897-190.coolpic» v:shapes="_x0000_i1436">, приходим к уравнению <img width=«143» height=«23» src=«ref-1_749592378-351.coolpic» v:shapes="_x0000_i1437">, которое:

а) имеет единственное решение при <img width=«57» height=«20» src=«ref-1_749568537-246.coolpic» v:shapes="_x0000_i1438">;

б) имеет бесконечное множество решений при <img width=«57» height=«20» src=«ref-1_749585594-244.coolpic» v:shapes="_x0000_i1439"> и <img width=«55» height=«19» src=«ref-1_749593219-241.coolpic» v:shapes="_x0000_i1440">;

в) не имеет решений при <img width=«57» height=«20» src=«ref-1_749585594-244.coolpic» v:shapes="_x0000_i1441"> и <img width=«55» height=«19» src=«ref-1_749593704-243.coolpic» v:shapes="_x0000_i1442">.

 Отсюда и на основании результата предыдущих исследований получаем, что уравнение <img width=«97» height=«19» src=«ref-1_749566699-283.coolpic» v:shapes="_x0000_i1443"> определяет:

а) единственную точку при <img width=«57» height=«20» src=«ref-1_749568537-246.coolpic» v:shapes="_x0000_i1444">

б) прямую при <img width=«57» height=«20» src=«ref-1_749585594-244.coolpic» v:shapes="_x0000_i1445"> и <img width=«55» height=«19» src=«ref-1_749593219-241.coolpic» v:shapes="_x0000_i1446">;

в) пустое множество при <img width=«57» height=«20» src=«ref-1_749585594-244.coolpic» v:shapes="_x0000_i1447"> и <img width=«55» height=«19» src=«ref-1_749593704-243.coolpic» v:shapes="_x0000_i1448">.

Уравнение

<img width=«137» height=«21» src=«ref-1_749595448-321.coolpic» v:shapes="_x0000_i1449">
                                            
 (5)

прямой в сопряженных комплексных координатах будем называть приведен­ным уравнением прямой.
Две прямые. Расстояние от точки до прямой
Пусть прямая т задана приведенным уравнением <img width=«141» height=«23» src=«ref-1_749595769-337.coolpic» v:shapes="_x0000_i1450">. Так как она перпендикулярна вектору <img width=«45» height=«27» src=«ref-1_749596106-255.coolpic» v:shapes="_x0000_i1451">, то вектор <img width=«51» height=«27» src=«ref-1_749596361-262.coolpic» v:shapes="_x0000_i1452"> будет ей параллелен (рис.2). Следовательно, ориентированный угол от оси х до прямой т равен аргументу числа ai
:




<img width=«152» height=«41» src=«ref-1_749605719-381.coolpic» v:shapes="_x0000_i1454">.                         (6)
Положительно   ориентированный угол<img width=«17» height=«17» src=«ref-1_749606100-214.coolpic» v:shapes="_x0000_i1455"> от прямой  <img width=«117» height=«23» src=«ref-1_749606314-321.coolpic» v:shapes="_x0000_i1456"> до прямой <img width=«120» height=«23» src=«ref-1_749606635-336.coolpic» v:shapes="_x0000_i1457"> равен углу между их направляющими векторами <img width=«23» height=«23» src=«ref-1_749606971-210.coolpic» v:shapes="_x0000_i1458"> и <img width=«24» height=«23» src=«ref-1_749607181-212.coolpic» v:shapes="_x0000_i1459">:

<img width=«143» height=«47» src=«ref-1_749607393-407.coolpic» v:shapes="_x0000_i1460">.                                              (7)                                                                 
Формулы(6) и(7) позволяют находить соответствующие углы с точ­ностью до слагаемого <img width=«16» height=«13» src=«ref-1_749460846-194.coolpic» v:shapes="_x0000_i1461">.

Из формулы(7) вытекает критерий перпендикулярности и критерий параллельности прямых <img width=«21» height=«23» src=«ref-1_749607994-207.coolpic» v:shapes="_x0000_i1462"> и <img width=«23» height=«23» src=«ref-1_749608201-211.coolpic» v:shapes="_x0000_i1463">. В самом деле,<img width=«92» height=«47» src=«ref-1_749608412-354.coolpic» v:shapes="_x0000_i1464"> чисто мни­мое число. Это значит, что <img width=«149» height=«47» src=«ref-1_749608766-411.coolpic» v:shapes="_x0000_i1465">, или

<img width=«148» height=«47» src=«ref-1_749609177-372.coolpic» v:shapes="_x0000_i1466">.                                                   (8)

При<img width=«41» height=«19» src=«ref-1_749609549-240.coolpic» v:shapes="_x0000_i1467"> или<img width=«45» height=«17» src=«ref-1_749609789-238.coolpic» v:shapes="_x0000_i1468"> получаем:

<img width=«135» height=«47» src=«ref-1_749610027-414.coolpic» v:shapes="_x0000_i1469">.                                                    (9)

Если прямая <img width=«99» height=«19» src=«ref-1_749610441-289.coolpic» v:shapes="_x0000_i1470"> проходит через точку <img width=«57» height=«24» src=«ref-1_749610730-265.coolpic» v:shapes="_x0000_i1471">, то <img width=«113» height=«24» src=«ref-1_749610995-320.coolpic» v:shapes="_x0000_i1472"> и ее уравнение можно написать в виде:

<img width=«169» height=«24» src=«ref-1_749611315-376.coolpic» v:shapes="_x0000_i1473">                                             (10)

В силу условия(8) перпендикулярности для прямой, перпендикуляр­ной данной, коэффициентами при, zи <img width=«13» height=«13» src=«ref-1_749565897-190.coolpic» v:shapes="_x0000_i1474"> будут соответственно числа а и <img width=«27» height=«16» src=«ref-1_749611881-196.coolpic» v:shapes="_x0000_i1475">. Поэтому на основании уравнения(10) получаем уравнение

<img width=«169» height=«24» src=«ref-1_749612077-374.coolpic» v:shapes="_x0000_i1476">                                          (11)

прямой, проходящей через точку <img width=«57» height=«24» src=«ref-1_749610730-265.coolpic» v:shapes="_x0000_i1477"> перпендикулярно прямой <img width=«99» height=«19» src=«ref-1_749610441-289.coolpic» v:shapes="_x0000_i1478">.Решение системы

<img width=«176» height=«51» src=«ref-1_749613005-508.coolpic» v:shapes="_x0000_i1479">

дает координату 

<img width=«121» height=«43» src=«ref-1_749613513-372.coolpic» v:shapes="_x0000_i1480">                                                         (12)

основания M
1
перпендикуляра, опущенного из точки <img width=«57» height=«24» src=«ref-1_749610730-265.coolpic» v:shapes="_x0000_i1481"> на прямую <img width=«99» height=«19» src=«ref-1_749610441-289.coolpic» v:shapes="_x0000_i1482">.

Так как расстояние dот точки  Mэтой прямой равно<img width=«60» height=«24» src=«ref-1_749614439-259.coolpic» v:shapes="_x0000_i1483">, то

<img width=«193» height=«45» src=«ref-1_749614698-456.coolpic» v:shapes="_x0000_i1484">.                                         (13)


Геометрический смысл, уравнения <img width=«127» height=«19» src=«ref-1_749615154-312.coolpic» v:shapes="_x0000_i1485">


Из формулы расстояния между двумя точками получается уравнение окружности по ее центру S
(
s
)
и радиусу R:

<img width=«131» height=«24» src=«ref-1_749615466-335.coolpic» v:shapes="_x0000_i1486">                                              (14)

Пусть дано уравнение

<img width=«127» height=«19» src=«ref-1_749615154-312.coolpic» v:shapes="_x0000_i1487">
,
                                              (15)

в котором на комплексные коэффициенты а, b
, с
не накладывается заранее никаких условий. Требуется найти множество точек, координаты которых ему удовлетворяют. С этой целью удобно представить его в эквивалентном виде:

<img width=«153» height=«21» src=«ref-1_749616113-357.coolpic» v:shapes="_x0000_i1488">.                                           (16)

Рассмотрим все возможные случаи для коэффициентов а, b
, с.


1.Сравнивая уравнение(16) с уравнением(14) окружности, приходим к выводу, что уравнение(16), а значит, и уравнение(15) задают окружность тогда и только тогда, когда <img width=«40» height=«20» src=«ref-1_749585151-221.coolpic» v:shapes="_x0000_i1489"> и ab

с-
действительное число. Так как в этом случае <img width=«100» height=«19» src=«ref-1_749616691-271.coolpic» v:shapes="_x0000_i1490">, то с должно быть действительным числом.

Итак, уравнение

<img width=«217» height=«23» src=«ref-1_749616962-405.coolpic» v:shapes="_x0000_i1491">
                               
 (17)

есть уравнение окружности с центром s
=-
b
и радиусом <img width=«85» height=«24» src=«ref-1_749617367-284.coolpic» v:shapes="_x0000_i1492">.

2.При <img width=«40» height=«20» src=«ref-1_749585151-221.coolpic» v:shapes="_x0000_i1493">и с=abуравнению(16) удовлетворяет единственная точ­ка s
=-
b
.
В частности, этот случай имеет место при а=b
=с=0
. Соблюдая аналогию, говорят, что уравнением <img width=«124» height=«23» src=«ref-1_749617872-339.coolpic» v:shapes="_x0000_i1494"> задается окруж­ность с центром s
=-
b
нулевого радиуса.


3.Если <img width=«40» height=«20» src=«ref-1_749585151-221.coolpic» v:shapes="_x0000_i1495">, <img width=«37» height=«16» src=«ref-1_749586066-199.coolpic» v:shapes="_x0000_i1496">, но <img width=«47» height=«20» src=«ref-1_749618631-239.coolpic» v:shapes="_x0000_i1497">, то <img width=«57» height=«24» src=«ref-1_749618870-258.coolpic» v:shapes="_x0000_i1498">  — чисто мнимое число. Полагаем <img width=«88» height=«24» src=«ref-1_749619128-296.coolpic» v:shapes="_x0000_i1499">, тогда(16) можно записать так:

<img width=«141» height=«24» src=«ref-1_749619424-360.coolpic» v:shapes="_x0000_i1500">.                                          (18)

Уравнению(18) не удовлетворяет ни одна точка плоскости, поскольку левая часть неотрицательна, а правая отрицательна при любом значении z
.
Говорят, что это уравнение есть уравнение окружности мнимого радиуса iR
с действительным центром S, имеющим комплексную координатуs
=-
b
.


4.Когда <img width=«40» height=«20» src=«ref-1_749585151-221.coolpic» v:shapes="_x0000_i1501">, но <img width=«37» height=«17» src=«ref-1_749589020-213.coolpic» v:shapes="_x0000_i1502">, уравнение(16) противоречиво: левая часть его действительна, а правая нет. В этом случае оно не задает никакого геометри­ческого образа (даже мнимого!).

5.Осталось рассмотреть случай, когда <img width=«40» height=«20» src=«ref-1_749582876-224.coolpic» v:shapes="_x0000_i1503">. Тогда из уравнения(15) вычтем уравнение <img width=«131» height=«20» src=«ref-1_749620442-315.coolpic» v:shapes="_x0000_i1504">
, получающееся из(15) переходом к сопряженным комплексным числам. Получаем:

<img width=«201» height=«23» src=«ref-1_749620757-408.coolpic» v:shapes="_x0000_i1505">,

откуда

<img width=«135» height=«41» src=«ref-1_749621165-383.coolpic» v:shapes="_x0000_i1506">

Выполняя эту подстановку в уравнение(15), приводим его к виду
<img width=«289» height=«24» src=«ref-1_749621548-489.coolpic» v:shapes="_x0000_i1507">.                          (19)
При <img width=«40» height=«20» src=«ref-1_749582876-224.coolpic» v:shapes="_x0000_i1508"> уравнения(15) и(19) равносильны. В зависимости от того, отличен от нуля или равен нулю дискриминант

<img width=«288» height=«24» src=«ref-1_749622261-517.coolpic» v:shapes="_x0000_i1509">

квадратного уравнения(19), оно будет определять две различные (дейст­вительные!) или две совпавшие точки. При D
=
совпавшие точки имеют комплексную координату

<img width=«128» height=«44» src=«ref-1_749622778-403.coolpic» v:shapes="_x0000_i1510">

В частности, при c
=
ab
как уравнение(16), так и уравнение(19) дает па­ру точек z
1
=-
b
и<img width=«56» height=«23» src=«ref-1_749623181-231.coolpic» v:shapes="_x0000_i1511">.

Итак, уравнением(15) задается либо окружность (действительная, мнимая, нулевого радиуса), либо две точки (различные или же совпавшие), либо пустое множество точек.

Рассмотрим одну замечательную пару окружностей.

Две пересекающиеся окружности называются ортогональными, если касательные к ним в их общей точке перпендикулярны. Тогда, очевидно, ка­сательная к одной из ортогональных окружностей в их общей точке содержит центр другой окружности.

Для того чтобы окружности (A
,
R
)
и (В, r
)
были ортогональны, необ­ходимо и достаточно, чтобы|AB|2=R2+r2 , или

<img width=«165» height=«24» src=«ref-1_749623412-379.coolpic» v:shapes="_x0000_i1512">.                                         (20)

Если окружности заданы уравнениями

<img width=«216» height=«24» src=«ref-1_749623791-396.coolpic» v:shapes="_x0000_i1513">

и

<img width=«224» height=«24» src=«ref-1_749624187-423.coolpic» v:shapes="_x0000_i1514">

то <img width=«303» height=«25» src=«ref-1_749624610-507.coolpic» v:shapes="_x0000_i1515">, и поэтому критерий(20) их ортогональности трансформируется так:

<img width=«132» height=«24» src=«ref-1_749625117-357.coolpic» v:shapes="_x0000_i1516">                                                  (21)
Решение задач
Задача 1.Хорды АВ и PQокружности пересекаются в точке С. Найти множество точек М пересечения прямых АР и BQ
,
если точки А, В, С постоян­ны, а точки Р и Qпробегают данную окружность (рис.3).

    продолжение
--PAGE_BREAK--
еще рефераты
Еще работы по математике