كل نقطة على سطح الكوكب لها موقع محدد، والذي يتوافق مع إحداثيات خطوط الطول والعرض الخاصة بها. تقع عند تقاطع الأقواس الكروية لخط الطول الذي يتوافق مع خط الطول مع خط العرض الذي يتوافق مع خط العرض. يُشار إليه بزوج من الكميات الزاوية معبرًا عنها بالدرجات والدقائق والثواني، والتي لها تعريف نظام الإحداثيات.

خطوط الطول والعرض هي الجانب الجغرافي للمستوى أو المجال المترجم إلى صور طبوغرافية. ولتحديد موقع نقطة ما بشكل أكثر دقة، يؤخذ في الاعتبار أيضًا ارتفاعها فوق مستوى سطح البحر، مما يجعل من الممكن العثور عليها في الفضاء ثلاثي الأبعاد.

خطوط الطول والعرض

تنشأ الحاجة إلى العثور على نقطة باستخدام إحداثيات خطوط الطول والعرض بسبب واجب واحتلال رجال الإنقاذ والجيولوجيين والعسكريين والبحارة وعلماء الآثار والطيارين والسائقين، ولكنها قد تكون ضرورية أيضًا للسياح والمسافرين والباحثين والباحثين.

ما هو خط العرض وكيفية العثور عليه

خط العرض هو المسافة من جسم ما إلى خط الاستواء. يتم قياسها بوحدات الزاوية (مثل الدرجات والدرجات والدقائق والثواني وما إلى ذلك). يُشار إلى خط العرض على الخريطة أو الكرة الأرضية بالتوازيات الأفقية - وهي خطوط تصف دائرة موازية لخط الاستواء وتتقارب في شكل سلسلة من الحلقات المستدقة باتجاه القطبين.

خطوط العرض

لذلك، فإنهم يميزون خط العرض الشمالي - وهذا هو الجزء بأكمله سطح الأرضشمال خط الاستواء، وكذلك الجنوب - هذا هو الجزء بأكمله من سطح الكوكب جنوب خط الاستواء. خط الاستواء هو الصفر، وهو أطول موازي.

• تعتبر المتوازيات من خط الاستواء إلى القطب الشمالي قيمة موجبة من 0° إلى 90°، حيث 0° هو خط الاستواء نفسه، و90° هي القمة القطب الشمالي. يتم احتسابها على أنها خط العرض الشمالي (N).
• المتوازيات الممتدة من خط الاستواء إلى الجانب القطب الجنوبي، يُشار إليها بقيمة سالبة من 0° إلى -90°، حيث -90° هو موقع القطب الجنوبي. يتم احتسابها على أنها خط العرض الجنوبي (S).
• على الكرة الأرضية، تم تصوير المتوازيات على شكل دوائر تحيط بالكرة، والتي تصبح أصغر عندما تقترب من القطبين.
• سيتم تحديد جميع النقاط الواقعة على نفس خط العرض بنفس خط العرض، ولكن بخطوط طول مختلفة.
  في الخرائط، بناءً على مقياسها، تكون المتوازيات على شكل خطوط أفقية منحنية - كلما كان المقياس أصغر، كلما كان الشريط الموازي أكثر استقامة، وكلما زاد حجمه، زاد انحناءه.

يتذكر!كلما اقتربت منطقة معينة من خط الاستواء، كلما كان خط العرض أصغر.

ما هو خط الطول وكيفية العثور عليه

خط الطول هو المقدار الذي تتم به إزالة موضع منطقة معينة بالنسبة إلى غرينتش، أي خط الطول الرئيسي.

خطوط الطول

يتميز خط الطول بالمثل بالقياس بالوحدات الزاوية، فقط من 0 درجة إلى 180 درجة وببادئة - شرقية أو غربية.

• يحيط خط الطول الرئيسي لغرينتش بالكرة الأرضية عموديًا، ويمر عبر القطبين، ويقسمها إلى نصفي الكرة الغربي والشرقي.
• سيتم تعيين كل جزء من الأجزاء الواقعة غرب غرينتش (في نصف الكرة الغربي) على خط الطول الغربي (w.l.).
• كل جزء من الأجزاء البعيدة عن غرينتش إلى الشرق والواقع في نصف الكرة الشرقي سيحمل تسمية خط الطول الشرقي (E.L.).
• العثور على كل نقطة على طول خط الطول لها نفس خط الطول، ولكن خط العرض مختلف.
• يتم رسم خطوط الطول على الخرائط على شكل خطوط رأسية منحنية على شكل قوس. كلما كان مقياس الخريطة أصغر، كلما كان شريط الزوال أكثر استقامة.

كيفية العثور على إحداثيات نقطة معينة على الخريطة

غالبًا ما يتعين عليك معرفة إحداثيات النقطة الموجودة على الخريطة في المربع بين أقرب خطين متوازيين وخطوط الطول. ويمكن الحصول على بيانات تقريبية بالعين من خلال تقدير الخطوة بالدرجات بشكل تسلسلي بين الخطوط المعينة في منطقة الاهتمام، ومن ثم مقارنة المسافة منها إلى المنطقة المطلوبة. لإجراء حسابات دقيقة، ستحتاج إلى قلم رصاص ومسطرة أو بوصلة.

• بالنسبة للبيانات الأولية، نأخذ تسميات المتوازيات الأقرب إلى نقطتنا مع خط الطول.
• بعد ذلك، ننظر إلى الخطوة بين خطوطهما بالدرجات.
• ثم ننظر إلى حجم خطوتهم على الخريطة بالسنتيمتر.
• نقيس بالمسطرة بالسم المسافة من نقطة معينة إلى أقرب موازي، وكذلك المسافة بين هذا الخط والمجاور، وتحويلها إلى درجات ومراعاة الفرق - الطرح من الأكبر، أو الإضافة إلى الأصغر.
• وهذا يعطينا خط العرض.

مثال!المسافة بين خطي التوازي 40 درجة و50 درجة، اللتين تقع بينهما منطقتنا، هي 2 سم أو 20 ملم، ودرجة الخطوة بينهما 10 درجات. وبناء على ذلك، 1 درجة تساوي 2 ملم. تقع نقطتنا على بعد 0.5 سم أو 5 مم من خط العرض الأربعين. نجد درجات مساحتنا 5/2 = 2.5 درجة، والتي يجب إضافتها إلى قيمة أقرب موازي: 40 درجة + 2.5 درجة = 42.5 درجة - هذا هو خط العرض الشمالي للنقطة المحددة. وفي نصف الكرة الجنوبي، الحسابات متشابهة، لكن النتيجة تحمل إشارة سلبية.

وبالمثل، نجد خط الطول - إذا كان خط الطول الأقرب أبعد عن غرينتش، وكانت النقطة المحددة أقرب، فإننا نطرح الفرق، وإذا كان خط الطول أقرب إلى غرينتش، وكانت النقطة أبعد، فإننا نضيفها.

إذا كان لديك بوصلة فقط في متناول اليد، فسيتم إصلاح كل قطعة بنصائحها، ويتم نقل الحيز إلى المقياس.

وبطريقة مماثلة، يتم إجراء حسابات الإحداثيات على سطح الكرة الأرضية.

أفضل الخدمات للعثور على مكان عن طريق الإحداثيات

أسهل طريقة لمعرفة موقعك هي تسجيل الدخول إلى إصدار الخدمة للكمبيوتر الشخصي، والذي يعمل مباشرة مع خرائط Google. تسهل العديد من الأدوات المساعدة إدخال خطوط الطول والعرض في المتصفح. دعونا ننظر إلى أفضل منهم.

الخريطة والاتجاهات

بالإضافة إلى ذلك، تتيح لك الخرائط والاتجاهات إمكانية تحديد إحداثيات موقعك على الخريطة مجانًا من خلال النقر على زر واحد فقط. انقر فوق "البحث عن إحداثياتي"، وستضع الخدمة على الفور علامة وتحدد خط العرض وخط الطول لعدة أجزاء من الألف، بالإضافة إلى الارتفاع.

على نفس الموقع يمكنك قياس المسافة بينهما المستوطناتأو منطقة أي منطقة معينة، أو رسم طريق أو حساب وقت السفر. ستكون الخدمة مفيدة لكل من المسافرين والمستخدمين الفضوليين.

إحداثيات الخريطة.نت

أداة مفيدة، Mapcoerates.net، تسمح لك بمعرفة إحداثيات نقطة ما في أي منطقة من العالم. تم دمج الخدمة أيضًا مع خرائط Google، ولكنها تحتوي على واجهة مبسطة، والتي بفضلها يمكن حتى للمستخدم غير المدرب استخدامها.

في شريط عنوان الأداة المساعدة، حيث يظهر "بحث"، أدخل عنوان المكان وخط العرض وخط الطول الذي تريد الحصول عليه. ستظهر خريطة بإحداثيات مع علامة في الموقع المطلوب. سيتم عرض خط العرض وخط الطول والارتفاع للنقطة المحددة أعلى العلامة.

للأسف موقع Mapcoerates.net غير مناسب للبحث عن النقاط بمعرفة إحداثياتها. ومع ذلك، بالنسبة للإجراء العكسي، فهذه أداة مريحة للغاية. تدعم الخدمة العديد من اللغات، بما في ذلك اللغة الروسية.

البحث بالإحداثيات الموجودة على الخريطة من خلال المتصفح باستخدام خدمة خرائط جوجل

إذا كنت تفضل لسبب ما العمل ليس مع الخدمات المبسطة، ولكن مباشرة مع خرائط Google، فستكون هذه التعليمات مفيدة لك. تعد عملية البحث عن طريق الإحداثيات من خلال خرائط جوجل أكثر تعقيدا قليلا مما كانت عليه في الطرق الموضحة سابقا، ولكن يمكن إتقانها بسرعة ودون صعوبة كبيرة.

لمعرفة الإحداثيات الدقيقة لمكان ما، اتبع هذه التعليمات البسيطة:

افتح الخدمة على جهاز الكمبيوتر الخاص بك. من المهم أن يتم تشغيل الوضع الكامل، وليس الوضع الخفيف (المميز برمز البرق الخاص)، وإلا فلن يكون من الممكن الحصول على المعلومات؛

انقر على قسم الخريطة الذي يوجد به العنصر أو النقطة التي تحتاجها بزر الفأرة الأيمن؛

حدد خيار "ماذا هنا؟" في القائمة التي تظهر؛

انظر إلى علامة التبويب التي تظهر في أسفل الشاشة. وسوف تظهر خطوط الطول والعرض والارتفاع.

لتحديد موقع باستخدام الإحداثيات الجغرافية المعروفة، سيتطلب الأمر إجراءً مختلفًا:

1. افتح خرائط Google في الوضع الكامل على جهاز الكمبيوتر الخاص بك؛

   في شريط البحث الموجود أعلى الشاشة، يمكنك إدخال الإحداثيات. ويمكن القيام بذلك بالتنسيقات التالية: الدرجات والدقائق والثواني؛ الدرجات والدقائق العشرية؛ الدرجات العشرية؛

اضغط على مفتاح "Enter"، وستظهر علامة خاصة على الخريطة في الموقع المطلوب.

الأهم عند الاستخدام خدمة جوجليجب تحديد الخرائط بشكل صحيح الإحداثيات الجغرافية. تتعرف البطاقات على عدد قليل من تنسيقات البيانات فقط، لذا تأكد من وضع قواعد الإدخال التالية في الاعتبار:

عند إدخال الدرجات، استخدم الحرف الخاص للإشارة إليها بـ "°" بدلاً من "d"؛

يجب عليك استخدام نقطة بدلاً من الفاصلة كفاصل بين الأجزاء الصحيحة والكسرية، وإلا فلن تتمكن سلسلة البحث من إرجاع الموقع؛

تتم الإشارة إلى خط العرض أولاً، ثم خط الطول. يجب كتابة المعلمة الأولى في النطاق من -90 إلى 90، والثانية - من -180 إلى 180.

من الصعب العثور على حرف خاص على لوحة مفاتيح الكمبيوتر، ومن أجل الالتزام بقائمة القواعد المطلوبة، عليك بذل الكثير من الجهد. من الأسهل بكثير استخدام الأدوات المساعدة الخاصة - لقد أدرجنا أفضلها في القسم أعلاه.

العثور على مكان حسب خطوط الطول والعرض على نظام التشغيل Android

غالبًا ما تحتاج إلى العثور على مكان عن طريق الإحداثيات بعيدًا عن الكمبيوتر المحمول أو الكمبيوتر الشخصي. سوف يساعد تطبيق جوالخرائط جوجل تعمل على منصة أندرويد. يتم استخدامه عادةً للحصول على الاتجاهات أو معرفة الجدول الزمني. عربةومع ذلك، فإن البرنامج مناسب أيضًا للعثور على موقع عنصر أو نقطة.

يمكنكم تحميل التطبيق للأندرويد على الصفحة الرسمية على جوجل بلاي. وهي متوفرة باللغتين الروسية و اللغات الانجليزية. بعد تثبيت البرنامج اتبع التعليمات التالية:

افتح خرائط جوجل على جهازك وانتظر ظهور الخريطة؛

ابحث عن المكان الذي يثير اهتمامك. انقر عليها مع الاستمرار حتى تظهر علامة خاصة؛

ستظهر علامة تبويب في أعلى الشاشة بها نافذة بحث والإحداثيات الكاملة للموقع؛

إذا كنت بحاجة إلى العثور على مكان عن طريق الإحداثيات، وليس العكس، فهذه هي الطريقة جهاز محموللا يختلف عن نظيره الكمبيوتر الشخصي.

النسخة المحمولة من الخدمة، مثل تلك التي تعمل على جهاز الكمبيوتر، ستسمح لك بدراسة الموقع المطلوب بالتفصيل، ومعرفة إحداثياته ​​الدقيقة، أو العكس، التعرف على العنوان باستخدام البيانات المعروفة. هذه طريقة مريحة سواء في المنزل أو على الطريق.

في هذه المقالة، سنبدأ بمناقشة "العصا السحرية" التي ستسمح لك بتقليل العديد من المسائل الهندسية إلى عمليات حسابية بسيطة. هذه "العصا" يمكن أن تجعل حياتك أسهل بكثير، خاصة عندما تشعر بعدم التأكد من بناء الأشكال المكانية والأقسام وما إلى ذلك. كل هذا يتطلب خيالًا معينًا ومهارات عملية. الطريقة التي سنبدأ في النظر فيها هنا ستسمح لك بالتجريد الكامل تقريبًا من جميع أنواع الإنشاءات والتفكير الهندسي. تسمى الطريقة "طريقة الإحداثيات". في هذه المقالة سننظر في الأسئلة التالية:

1. خطة تنسيق
2. النقاط والمتجهات على المستوى
3. بناء متجه من نقطتين
4. طول المتجه (المسافة بين نقطتين).
5. إحداثيات منتصف القطعة
6. المنتج النقطي للمتجهات
7. الزاوية بين متجهين

أعتقد أنك خمنت بالفعل سبب تسمية طريقة الإحداثيات بهذا الاسم؟ هذا صحيح، لقد حصل على هذا الاسم لأنه لا يعمل مع الكائنات الهندسية، ولكن مع خصائصها العددية (الإحداثيات). والتحويل نفسه، الذي يسمح لنا بالانتقال من الهندسة إلى الجبر، يتكون من إدخال نظام الإحداثيات. إذا كان الشكل الأصلي مسطحاً فإن الإحداثيات تكون ثنائية الأبعاد، وإذا كان الشكل ثلاثي الأبعاد فإن الإحداثيات ثلاثية الأبعاد. في هذه المقالة سننظر فقط في الحالة ثنائية الأبعاد. والهدف الرئيسي من المقالة هو تعليمك كيفية استخدام بعض التقنيات الأساسية لطريقة الإحداثيات (تصبح أحيانًا مفيدة عند حل المشكلات المتعلقة بقياس المساحة في الجزء ب من اختبار الدولة الموحدة). القسمان التاليان حول هذا الموضوع مخصصان لمناقشة طرق حل المشكلات C2 (مشكلة القياس المجسم).

أين سيكون من المنطقي البدء بمناقشة طريقة الإحداثيات؟ ربما من مفهوم نظام الإحداثيات. تذكر عندما واجهتها لأول مرة. يبدو لي أنه في الصف السابع، عندما علمت بوجود دالة خطية، على سبيل المثال. دعني أذكرك أنك قمت ببنائها نقطة نقطة. هل تذكر؟ لقد اخترت رقمًا عشوائيًا، واستبدلته في الصيغة وحسابته بهذه الطريقة. على سبيل المثال، إذا، ثم، إذا، ثم، وما إلى ذلك. ما الذي حصلت عليه في النهاية؟ وحصلت على نقاط مع الإحداثيات: و. بعد ذلك، قمت برسم "تقاطع" (نظام الإحداثيات)، واخترت مقياسًا عليه (كم عدد الخلايا التي ستحصل عليها كقطعة وحدة) ووضعت علامة على النقاط التي حصلت عليها عليه، والتي قمت بعد ذلك بتوصيلها بخط مستقيم؛ النتيجة الخط هو الرسم البياني للوظيفة.

هناك بعض النقاط هنا التي ينبغي شرحها لك بمزيد من التفصيل:

1. اخترت مقطعًا واحدًا لأسباب الراحة، بحيث يتناسب كل شيء بشكل جميل ومضغوط في الرسم.

2. من المقبول أن ينتقل المحور من اليسار إلى اليمين، والمحور من الأسفل إلى الأعلى

3. يتقاطعان بزاوية قائمة، ونقطة تقاطعهما تسمى نقطة الأصل. ويشار إليه بحرف.

4. عند كتابة إحداثيات نقطة ما، على سبيل المثال، على اليسار بين القوسين يوجد إحداثيات النقطة على طول المحور، وعلى اليمين على طول المحور. على وجه الخصوص، فهذا يعني ببساطة أنه عند هذه النقطة

5. لتحديد أي نقطة على محور الإحداثيات، عليك الإشارة إلى إحداثياتها (رقمين)

6. لأي نقطة تقع على المحور،

7. لأي نقطة تقع على المحور،

8. يسمى المحور بالمحور السيني

9. يسمى المحور بالمحور الصادي

الآن لنأخذ الخطوة التالية: ضع علامة على نقطتين. دعونا نربط هاتين النقطتين بقطعة. وسنضع السهم كما لو أننا نرسم قطعة من نقطة إلى أخرى: أي أننا سنجعل قطعتنا موجهة!

هل تتذكر ما يسمى الجزء الاتجاهي الآخر؟ هذا صحيح، ويسمى ناقل!

فإذا قمنا بربط نقطة بنقطة، والبداية ستكون النقطة أ، والنهاية ستكون النقطة ب،ثم نحصل على ناقلات. لقد قمت أيضًا بهذا البناء في الصف الثامن، هل تتذكر؟

اتضح أن المتجهات، مثل النقاط، يمكن الإشارة إليها برقمين: تسمى هذه الأرقام بإحداثيات المتجهات. سؤال: هل تعتقد أنه يكفي أن نعرف إحداثيات بداية ونهاية المتجه لإيجاد إحداثياته؟ اتضح أن نعم! ويتم ذلك بكل بساطة:

وبالتالي، بما أن النقطة في المتجه هي البداية والنقطة هي النهاية، فإن المتجه له الإحداثيات التالية:

على سبيل المثال، إذا، فإن إحداثيات المتجه

والآن لنفعل العكس، لنجد إحداثيات المتجه. ماذا نحتاج للتغيير لهذا؟ نعم، أنت بحاجة إلى تبديل البداية والنهاية: الآن ستكون بداية المتجه عند النقطة، وستكون النهاية عند النقطة. ثم:

انظر بعناية، ما هو الفرق بين المتجهات و؟ الفرق الوحيد بينهما هو العلامات الموجودة في الإحداثيات. هم الأضداد. عادة ما يتم كتابة هذه الحقيقة على النحو التالي:

في بعض الأحيان، إذا لم يتم تحديد النقطة التي هي بداية المتجه وأيها هي النهاية، فسيتم الإشارة إلى المتجهات بأكثر من نقطتين بالحروف الكبيرة، وحرف صغير واحد، على سبيل المثال: ، إلخ.

الآن قليلا يمارسنفسك وابحث عن إحداثيات المتجهات التالية:

فحص:

الآن قم بحل مشكلة أكثر صعوبة قليلاً:

المتجه الذي يبدأ عند نقطة ما له co-or-di-na-you. ابحث عن نقاط abs-cis-su.

كل هذا أمر مبتذل تمامًا: دع إحداثيات النقطة. ثم

لقد قمت بتجميع النظام بناءً على تعريف الإحداثيات المتجهة. ثم النقطة لها إحداثيات. نحن مهتمون بالإحداثي. ثم

إجابة:

ماذا يمكنك أن تفعل مع المتجهات؟ نعم، كل شيء تقريبًا هو نفسه كما هو الحال مع الأعداد العادية (باستثناء أنه لا يمكنك القسمة، ولكن يمكنك الضرب بطريقتين، سنناقش إحداهما هنا بعد قليل)

1. يمكن إضافة المتجهات لبعضها البعض
2. يمكن طرح المتجهات من بعضها البعض
3. يمكن ضرب المتجهات (أو قسمتها) برقم عشوائي غير الصفر
4. يمكن ضرب المتجهات ببعضها البعض

كل هذه العمليات لها تمثيل هندسي واضح جدا. على سبيل المثال، قاعدة المثلث (أو متوازي الأضلاع) للجمع والطرح:

يمتد المتجه أو يتقلص أو يغير اتجاهه عند ضربه أو قسمته على رقم:

ومع ذلك، سنكون هنا مهتمين بمسألة ما يحدث للإحداثيات.

1. عند إضافة (طرح) متجهين، فإننا نضيف (طرح) إحداثياتهما عنصرًا تلو الآخر. إنه:

2. عند ضرب (قسمة) متجه بعدد، يتم ضرب (قسمة) جميع إحداثياته ​​على هذا الرقم:

على سبيل المثال:

· العثور على مقدار co-or-di-nat من القرن إلى ra.

دعونا أولًا نوجد إحداثيات كل متجه. كلاهما لهما نفس الأصل - نقطة الأصل. نهاياتهم مختلفة. ثم، . الآن لنحسب إحداثيات المتجه، فيصبح مجموع إحداثيات المتجه الناتج متساويًا.

إجابة:

الآن قم بحل المشكلة التالية بنفسك:

· العثور على مجموع إحداثيات المتجهات

نحن نفحص:

دعونا الآن نفكر في المشكلة التالية: لدينا نقطتان خطة تنسيق. كيف تجد المسافة بينهما؟ فلتكن النقطة الأولى، والثانية. دعونا نشير إلى المسافة بينهما بواسطة. لنقم بعمل الرسم التالي من أجل الوضوح:

ما الذي فعلته؟ أولا وقبل كل شيء، لقد قمت بالاتصال النقاط و، أومن نقطة أيضًا رسمت خطًا موازيًا للمحور، ومن نقطة رسمت خطًا موازيًا للمحور. هل تقاطعا عند نقطة معينة لتشكلا شكلا مميزا؟ ما الذي يميزها؟ نعم، أنت وأنا نعرف كل شيء تقريبًا عن المثلث القائم الزاوية. حسنا، نظرية فيثاغورس بالتأكيد. القطعة المطلوبة هي الوتر في هذا المثلث، والأجزاء هي الأرجل. ما هي إحداثيات النقطة؟ نعم، من السهل العثور عليها من الصورة: نظرًا لأن المقاطع متوازية مع المحاور، وعلى التوالي، فمن السهل العثور على أطوالها: إذا أشرنا إلى أطوال المقاطع على التوالي، إذن

الآن دعونا نستخدم نظرية فيثاغورس. نحن نعرف أطوال الساقين، وسوف نجد الوتر:

وبالتالي، فإن المسافة بين نقطتين هي جذر مجموع مربعات الفروق من الإحداثيات. أو - المسافة بين نقطتين هي طول القطعة التي تربط بينهما. من السهل أن نرى أن المسافة بين النقاط لا تعتمد على الاتجاه. ثم:

ومن هنا نستخلص ثلاث استنتاجات:

دعونا نتدرب قليلًا على حساب المسافة بين نقطتين:

على سبيل المثال، إذا، فإن المسافة بين وتساوي

أو دعنا نتبع طريقة أخرى: ابحث عن إحداثيات المتجه

وأوجد طول المتجه:

كما ترون، إنه نفس الشيء!

الآن تدرب بنفسك قليلاً:

المهمة: العثور على المسافة بين النقاط المشار إليها:

نحن نفحص:

فيما يلي بعض المشاكل الأخرى التي تستخدم نفس الصيغة، على الرغم من أنها تبدو مختلفة قليلاً:

1. أوجد مربع طول الجفن.

2. أوجد مربع طول الجفن

أعتقد أنك تعاملت معهم دون صعوبة؟ نحن نفحص:

1. وهذا من أجل الانتباه) لقد وجدنا بالفعل إحداثيات المتجهات سابقًا: . ثم المتجه له إحداثيات. مربع طوله سيكون مساوياً لـ:

2. أوجد إحداثيات المتجه

ثم مربع طوله هو

لا شيء معقد، أليس كذلك؟ عملية حسابية بسيطة، لا أكثر.

لا يمكن تصنيف المشاكل التالية بشكل لا لبس فيه، فهي تتعلق أكثر بسعة الاطلاع العامة والقدرة على رسم صور بسيطة.

1. أوجد جيب الزاوية من القطع الذي يربط النقطة بمحور الإحداثي السيني.

و

كيف سنمضي قدما هنا؟ علينا إيجاد جيب الزاوية الواقعة بين المحور والمحور. أين يمكننا أن نبحث عن جيب؟ هذا صحيح، في مثلث قائم الزاوية. إذن ماذا علينا أن نفعل؟ بناء هذا المثلث!

بما أن إحداثيات النقطة هي و، فإن القطعة تساوي القطعة. علينا إيجاد جيب الزاوية. دعني أذكرك أن جيب الجيب هو نسبة الضلع المقابل إلى الوتر

ماذا بقي لنا لنفعله؟ أوجد الوتر. يمكنك القيام بذلك بطريقتين: استخدام نظرية فيثاغورس (الأرجل معروفة!) أو استخدام صيغة المسافة بين نقطتين (في الواقع، نفس الطريقة الأولى!). سأذهب في الاتجاه الثاني:

إجابة:

سوف تبدو المهمة التالية أسهل بالنسبة لك. وهي على إحداثيات النقطة.

المهمة 2.من النقطة يتم إنزال كل قلم-دي-كو-ليار على محور ab-ciss. Nai-di-te abs-cis-su os-no-va-niya per-pen-di-ku-la-ra.

لنقم بعمل رسم:

قاعدة العمودي هي النقطة التي يتقاطع عندها مع المحور السيني، وهذه نقطة بالنسبة لي. يوضح الشكل أن له إحداثيات: . نحن مهتمون بالإحداثي السيني - أي المكون "x". إنها متساوية.

إجابة: .

المهمة 3.في شروط المسألة السابقة، أوجد مجموع المسافات من النقطة إلى محاور الإحداثيات.

تكون المهمة أساسية بشكل عام إذا كنت تعرف المسافة من نقطة إلى المحاور. أنت تعرف؟ أتمنى ذلك، لكني سأذكرك:

إذن، في الرسم أعلاه، هل رسمت بالفعل واحدًا من هذا النوع المتعامد؟ على أي محور هو؟ الى المحور. وما هو طوله إذن؟ إنها متساوية. الآن ارسم عموديًا على المحور بنفسك وأوجد طوله. سوف تكون متساوية، أليس كذلك؟ إذن مجموعهما متساوي.

إجابة: .

المهمة 4.في شروط المهمة 2، ابحث عن إحداثيات نقطة متناظرة مع النقطة بالنسبة لمحور الإحداثي السيني.

أعتقد أنه من الواضح بالنسبة لك ما هو التناظر؟ تحتوي عليه العديد من الأشياء: العديد من المباني، والطاولات، والطائرات، والعديد من الأشكال الهندسية: الكرة، والأسطوانة، والمربع، والمعين، وما إلى ذلك. بشكل تقريبي، يمكن فهم التناظر على النحو التالي: يتكون الشكل من نصفين متطابقين (أو أكثر). ويسمى هذا التماثل التماثل المحوري. ما هو المحور إذن؟ هذا هو بالضبط الخط الذي يمكن "قطع" الشكل على طوله نسبيًا إلى نصفين متساويين (في هذه الصورة يكون محور التماثل مستقيمًا):

الآن دعونا نعود إلى مهمتنا. نحن نعلم أننا نبحث عن نقطة متناظرة حول المحور. إذن هذا المحور هو محور التماثل. هذا يعني أننا بحاجة إلى تحديد نقطة بحيث يقطع المحور القطعة إلى جزأين متساويين. حاول تحديد هذه النقطة بنفسك. قارن الآن مع الحل الخاص بي:

هل نجح الأمر بنفس الطريقة بالنسبة لك؟ بخير! نحن مهتمون بإحداثيات النقطة التي تم العثور عليها. إنه متساوي

إجابة:

الآن أخبرني، بعد التفكير لبضع ثوان، ما هو الإحداثي الإحداثي لنقطة متناظرة مع النقطة A بالنسبة إلى الإحداثي؟ ما هو جوابك؟ اجابة صحيحة: .

وبشكل عام يمكن كتابة القاعدة على النحو التالي:

النقطة المتناظرة لنقطة نسبة إلى محور الإحداثي السيني لها الإحداثيات:

النقطة المتناظرة لنقطة نسبة إلى المحور الإحداثي لها إحداثيات:

حسنًا، الآن أصبح الأمر مخيفًا تمامًا مهمة: العثور على إحداثيات نقطة متناظرة مع النقطة بالنسبة إلى الأصل. فكر أولاً بنفسك، ثم انظر إلى رسمتي!

إجابة:

الآن مشكلة متوازي الأضلاع:

المهمة 5: تظهر النقاط ver-shi-na-mi pa-ral-le-lo-gram-ma. البحث عن أو دي على تلك النقطة.

يمكنك حل هذه المشكلة بطريقتين: المنطق وطريقة الإحداثيات. سأستخدم طريقة الإحداثيات أولاً، وبعد ذلك سأخبرك كيف يمكنك حلها بشكل مختلف.

ومن الواضح تماما أن حدود النقطة متساوية. (يقع على الخط المتعامد المرسوم من النقطة على محور الإحداثي السيني). نحن بحاجة إلى العثور على الإحداثيات. دعونا نستفيد من حقيقة أن الشكل الذي لدينا هو متوازي الأضلاع، وهذا يعني ذلك. دعنا نوجد طول المقطع باستخدام صيغة المسافة بين نقطتين:

نخفض العمودي الذي يربط النقطة بالمحور. سأشير إلى نقطة التقاطع بحرف.

طول القطعة متساوي. (ابحث عن المشكلة بنفسك حيث ناقشنا هذه النقطة)، ثم سنوجد طول القطعة باستخدام نظرية فيثاغورس:

يتطابق طول القطعة تمامًا مع إحداثيتها.

إجابة: .

حل آخر (سأقدم صورة توضح ذلك فقط)

تقدم الحل:

1. السلوك

2. أوجد إحداثيات النقطة والطول

3. أثبت ذلك.

واحدة أخرى مشكلة طول المقطع:

تظهر النقاط أعلى المثلث. أوجد طول خط المنتصف الموازي له.

هل تتذكر ما هو الخط الأوسط للمثلث؟ إذن هذه المهمة أساسية بالنسبة لك. إذا كنت لا تتذكر، سأذكرك: الخط الأوسط للمثلث هو الخط الذي يصل بين منتصف الضلعين المتقابلين. وهو موازي للقاعدة ويساوي نصفها.

القاعدة هي قطعة. كان علينا أن نبحث عن طوله سابقًا، فهو متساوٍ. ثم يكون طول الخط الأوسط نصف كبير ومتساوي.

إجابة: .

تعليق: يمكن حل هذه المشكلة بطريقة أخرى سنتطرق إليها بعد قليل.

في هذه الأثناء، إليك بعض المسائل التي يمكنك التدرب عليها، فهي بسيطة جدًا، ولكنها تساعدك على تحسين استخدام الطريقة الإحداثية!

1. النقط هي قمة النقائص. أوجد طول خط وسطه.

2. النقاط والمظاهر ver-shi-na-mi pa-ral-le-lo-gram-ma. البحث عن أو دي على تلك النقطة.

3. ابحث عن الطول من القطع، وربط النقطة و

4. أوجد المساحة خلف الشكل الملون على المستوى الإحداثي.

5. دائرة مركزها في na-cha-le ko-or-di-nat تمر عبر النقطة. ابحث عنها ra-di-us.

6. ابحث عن-di-te ra-di-us للدائرة، وصف-san-noy حول الزاوية اليمنى-no-ka، قمم شيء ما لها مشاركة أو -di-na-أنت مسؤول جدًا

حلول:

1. من المعلوم أن خط الوسط لشبه المنحرف يساوي نصف مجموع قواعده. القاعدة متساوية، والقاعدة. ثم

إجابة:

2. أسهل طريقة لحل هذه المشكلة هي ملاحظة (قاعدة متوازي الأضلاع). حساب إحداثيات المتجهات ليس بالأمر الصعب: . عند إضافة المتجهات، تتم إضافة الإحداثيات. ثم لديه الإحداثيات. وللنقطة أيضًا هذه الإحداثيات، لأن أصل المتجه هو النقطة ذات الإحداثيات. نحن مهتمون بالإحداثيات. إنها متساوية.

إجابة:

3. نتصرف على الفور وفقًا لصيغة المسافة بين نقطتين:

إجابة:

4. انظر إلى الصورة وأخبرني أي الشكلين تقع المنطقة المظللة بينهما؟ وهي محصورة بين مربعين. ثم مساحة الشكل المطلوب تساوي مساحة المربع الكبير ناقص مساحة المربع الصغير. ضلع المربع الصغير عبارة عن قطعة تصل بين النقاط وطولها

ثم مساحة المربع الصغير هي

نحن نفعل الشيء نفسه مع مربع كبير: جانبه عبارة عن قطعة تربط النقاط وطوله

ثم مساحة المربع الكبير هي

نجد مساحة الشكل المطلوب باستخدام الصيغة:

إجابة:

5. إذا كان مركز الدائرة هو الأصل وتمر بنقطة، فإن نصف قطرها سيكون بالضبط يساوي الطولالمقطع (ارسم رسمًا وسوف تفهم سبب وضوح ذلك). دعونا نجد طول هذا الجزء:

إجابة:

6. من المعلوم أن نصف قطر الدائرة المحيطة بالمستطيل يساوي نصف قطرها. دعونا نوجد طول أي من القطرين (بعد كل شيء، في المستطيل متساويان!)

إجابة:

حسنًا ، هل تعاملت مع كل شيء؟ لم يكن من الصعب جدًا معرفة ذلك، أليس كذلك؟ هناك قاعدة واحدة فقط هنا - أن تكون قادرًا على إنشاء صورة مرئية و"قراءة" جميع البيانات منها ببساطة.

لم يبق لدينا سوى القليل جدا. هناك حرفيًا نقطتان أخريان أود مناقشتهما.

دعونا نحاول حل هذه المشكلة البسيطة. دع نقطتين وتعطى. أوجد إحداثيات منتصف القطعة. الحل لهذه المشكلة هو كما يلي: لتكن النقطة هي الوسط المطلوب، فيكون لها إحداثيات:

إنه: إحداثيات منتصف القطعة = الوسط الحسابي للإحداثيات المقابلة لأطراف القطعة.

هذه القاعدة بسيطة جدًا وعادةً لا تسبب صعوبات للطلاب. دعونا نرى ما هي المشاكل وكيف يتم استخدامها:

1. ابحث عن-di-te أو-di-na-tu se-re-di-ny من القطع، وقم بتوصيل النقطة و

2. النقاط تبدو وكأنها قمة العالم. ابحث عن نقاط-di-te أو-di-na-tu لكل إعادة-se-che-niya من dia-go-na-ley.

3. ابحث عن مركز-di-te abs-cis-su للدائرة، ووصف-san-noy حول no-ka المستطيل، وقمم شيء ما قد شاركوا أو di-na-you بمسؤولية كبيرة ولكن.

حلول:

1. المشكلة الأولى هي ببساطة مشكلة كلاسيكية. ننتقل على الفور إلى تحديد منتصف الجزء. لديها إحداثيات. الإحداثي متساوي.

إجابة:

2. من السهل أن نرى أن هذا الشكل الرباعي هو متوازي أضلاع (حتى المعين!). يمكنك إثبات ذلك بنفسك عن طريق حساب أطوال الجوانب ومقارنتها مع بعضها البعض. ماذا أعرف عن متوازي الأضلاع؟ أقطارها مقسمة إلى نصفين عند نقطة التقاطع! نعم! إذن ما هي نقطة تقاطع القطرين؟ هذا هو منتصف أي من الأقطار! سأختار، على وجه الخصوص، قطري. ثم النقطة لها إحداثيات إحداثيات النقطة يساوي.

إجابة:

3. ما الذي يتطابق معه مركز الدائرة المحيطة بالمستطيل؟ ويتزامن مع نقطة تقاطع قطريه. ماذا تعرف عن أقطار المستطيل؟ إنهما متساويان ونقطة التقاطع تقسمهما إلى نصفين. تم تقليص المهمة إلى المهمة السابقة. لنأخذ، على سبيل المثال، القطر. فإذا كان مركز الدائرة المحيطة، فهو نقطة المنتصف. أبحث عن الإحداثيات: الإحداثيات متساوية.

إجابة:

الآن تدرب قليلًا بمفردك، وسأقدم لك الإجابات لكل مشكلة حتى تتمكن من اختبار نفسك.

1. ابحث عن-di-te ra-di-us للدائرة، وصف-san-noy حول الزاوية الثلاثية-no-ka، قمم شيء ما لها رفاق مشتركون أو-di-no

2. ابحث عن-di-te أو-di-on-مركز الدائرة، وصف-san-noy حول المثلث-no-ka، الذي تحتوي قممه على إحداثيات

3. ما هو نوع ra-di-u-sa الذي يجب أن تكون فيه دائرة مركزها عند نقطة بحيث تلامس محور ab-ciss؟

4. ابحث عن تلك النقطة أو نقطة إعادة انفصال المحور ومن القطع وقم بتوصيل النقطة و

الإجابات:

هل كان كل شيء ناجحا؟ آمل حقا لذلك! الآن - الدفعة الأخيرة. الآن كن حذرًا بشكل خاص. المادة التي سأشرحها الآن لا تتعلق بشكل مباشر بالمسائل البسيطة في طريقة الإحداثيات من الجزء ب فحسب، ولكنها موجودة أيضًا في كل مكان في المشكلة C2.

أي من وعودي لم أفي بها بعد؟ هل تتذكر ما هي العمليات التي أجريت على المتجهات التي وعدت بتقديمها وأي منها قدمتها في النهاية؟ هل أنت متأكد من أنني لم أنس أي شيء؟ نسيت! لقد نسيت أن أشرح ما يعنيه ضرب المتجهات.

هناك طريقتان لضرب المتجه بالمتجه. اعتمادًا على الطريقة المختارة، سنحصل على أشياء ذات طبيعة مختلفة:

يتم تنفيذ المنتج المتقاطع بذكاء تام. سنناقش كيفية القيام بذلك وسبب الحاجة إليه في المقالة التالية. وفي هذا سوف نركز على المنتج القياسي.

هناك طريقتان تسمحان لنا بحسابه:

كما خمنت، يجب أن تكون النتيجة هي نفسها! لذلك دعونا ننظر إلى الطريقة الأولى أولاً:

نقطة المنتج عبر الإحداثيات

البحث عن: - التدوين المقبول عمومًا للمنتج العددي

صيغة الحساب هي كما يلي:

أي أن المنتج العددي = مجموع منتجات إحداثيات المتجهات!

مثال:

البحث عن الشركة المصرية للاتصالات

حل:

دعونا نجد إحداثيات كل من المتجهات:

نحسب المنتج العددي باستخدام الصيغة:

إجابة:

انظر، لا شيء معقد على الإطلاق!

حسنًا، جرب الآن بنفسك:

· البحث عن عددي مؤيد لقرون و

هل تستطيع فعلها؟ ربما لاحظت صيدًا صغيرًا؟ دعونا تحقق:

إحداثيات المتجهات كما في المشكلة السابقة! إجابة: .

بالإضافة إلى الإحداثيات، هناك طريقة أخرى لحساب حاصل الضرب القياسي، وهي من خلال أطوال المتجهات وجيب تمام الزاوية بينهما:

يدل على الزاوية بين المتجهات و.

أي أن حاصل الضرب القياسي يساوي حاصل ضرب أطوال المتجهات وجيب تمام الزاوية بينهما.

لماذا نحتاج إلى هذه الصيغة الثانية، إذا كان لدينا الصيغة الأولى، وهي أبسط بكثير، على الأقل لا يوجد جيب التمام فيها. وهو ضروري حتى نتمكن أنا وأنت من الصيغتين الأولى والثانية من استنتاج كيفية العثور على الزاوية بين المتجهات!

دعونا ثم نتذكر صيغة طول المتجه!

ثم إذا قمت باستبدال هذه البيانات في صيغة المنتج العددية، أحصل على:

ولكن بطريقة أخرى:

إذن ماذا حصلنا أنا وأنت؟ لدينا الآن صيغة تسمح لنا بحساب الزاوية بين متجهين! في بعض الأحيان يتم كتابته أيضًا على هذا النحو للإيجاز:

أي أن خوارزمية حساب الزاوية بين المتجهات هي كما يلي:

1. حساب المنتج العددي من خلال الإحداثيات
2. أوجد أطوال المتجهات واضربها
3. اقسم نتيجة النقطة 1 على نتيجة النقطة 2

دعونا نتدرب مع الأمثلة:

1. أوجد الزاوية بين الجفون و. إعطاء الجواب في غراد دو ساه.

2. في شروط المشكلة السابقة، أوجد جيب التمام بين المتجهات

فلنفعل هذا: سأساعدك على حل المشكلة الأولى، وحاول حل المشكلة الثانية بنفسك! يوافق؟ ثم دعونا نبدأ!

1. هذه المتجهات هي أصدقائنا القدامى. لقد حسبنا بالفعل حاصل ضربهم القياسي وكان متساويًا. إحداثياتهم هي : . ثم نجد أطوالها:

ثم نبحث عن جيب التمام بين المتجهات:

ما هو جيب تمام الزاوية؟ هذه هي الزاوية.

إجابة:

حسنًا، قم الآن بحل المشكلة الثانية بنفسك، ثم قارن! سأقدم حلاً قصيرًا جدًا:

2. له إحداثيات، له إحداثيات.

اسمحوا أن تكون الزاوية بين المتجهات و، ثم

إجابة:

وتجدر الإشارة إلى أن المشاكل مباشرة على المتجهات وطريقة الإحداثيات في الجزء ب ورقة الامتحاننادرة جدا. ومع ذلك، فإن الغالبية العظمى من مشاكل C2 يمكن حلها بسهولة عن طريق إدخال نظام الإحداثيات. لذلك يمكنك اعتبار هذه المقالة الأساس الذي سنبني على أساسه بعض الإنشاءات الذكية التي سنحتاجها لحل المشكلات المعقدة.

الإحداثيات والمتجهات. مستوى متوسط

أنا وأنت نواصل دراسة طريقة الإحداثيات. وفي الجزء الأخير، استخلصنا عددًا من الصيغ المهمة التي تتيح لك:

1. البحث عن إحداثيات المتجهات
2. أوجد طول المتجه (بدلاً من ذلك: المسافة بين نقطتين)
3. إضافة وطرح المتجهات. اضربهم بعدد حقيقي
4. العثور على نقطة الوسط للقطعة
5. حساب المنتج النقطي للمتجهات
6. أوجد الزاوية بين المتجهات

بالطبع، لا تتناسب طريقة الإحداثيات بأكملها مع هذه النقاط الست. فهو يشكل أساس علم مثل الهندسة التحليلية، والذي سوف تتعرف عليه في الجامعة. أريد فقط بناء أساس يسمح لك بحل المشكلات في دولة واحدة. امتحان. لقد تعاملنا مع مهام الجزء ب. والآن حان الوقت للانتقال إلى مستوى جديد تمامًا! سيتم تخصيص هذه المقالة لطريقة حل مشكلات C2 التي يكون من المعقول فيها التبديل إلى طريقة الإحداثيات. يتم تحديد هذه المعقولية من خلال ما هو مطلوب العثور عليه في المشكلة والرقم المعطى. لذا، سأستخدم الطريقة الإحداثية إذا كانت الأسئلة هي:

1. أوجد الزاوية بين طائرتين
2. أوجد الزاوية المحصورة بين الخط المستقيم والمستوى
3. أوجد الزاوية المحصورة بين خطين مستقيمين
4. أوجد المسافة من نقطة إلى مستوى
5. أوجد المسافة من نقطة إلى خط
6. أوجد المسافة من خط مستقيم إلى المستوى
7. العثور على المسافة بين خطين

إذا كان الشكل الوارد في بيان المشكلة هو جسم يدور (كرة، أسطوانة، مخروط...)

الأرقام المناسبة لطريقة الإحداثيات هي:

1. مستطيلة متوازية
2. الهرم (الثلاثي، الرباعي، السداسي)

أيضا من تجربتي من غير المناسب استخدام طريقة الإحداثيات:

1. العثور على مناطق مستعرضة
2. حساب أحجام الأجسام

ومع ذلك، تجدر الإشارة على الفور إلى أن المواقف الثلاثة "غير المواتية" لطريقة الإحداثيات نادرة جدًا في الممارسة العملية. في معظم المهام، يمكن أن يصبح منقذك، خاصة إذا لم تكن جيدًا في الإنشاءات ثلاثية الأبعاد (والتي قد تكون معقدة جدًا في بعض الأحيان).

ما هي جميع الأرقام المذكورة أعلاه؟ لم تعد مسطحة، مثل، على سبيل المثال، مربع، مثلث، دائرة، ولكن ضخمة! وبناءً على ذلك، لا نحتاج إلى النظر في نظام إحداثيات ثنائي الأبعاد، بل نظام إحداثيات ثلاثي الأبعاد. إنه سهل الإنشاء: فقط بالإضافة إلى المحور الإحداثي والإحداثي، سنقدم محورًا آخر، وهو المحور المطبق. يوضح الشكل تخطيطيًا موضعهم النسبي:

وجميعها متعامدة وتتقاطع عند نقطة واحدة، والتي سنسميها أصل الإحداثيات. كما كان من قبل، سوف نشير إلى محور الإحداثي، والمحور الإحداثي -، والمحور التطبيقي المقدم - .

إذا كانت كل نقطة على المستوى تتميز سابقًا برقمين - الإحداثي والإحداثي، فإن كل نقطة في الفضاء موصوفة بالفعل بثلاثة أرقام - الإحداثي والإحداثي والمطبق. على سبيل المثال:

وبناء على ذلك، فإن حدود النقطة متساوية، والإحداثي هو، والمطبق هو .

في بعض الأحيان يُطلق على حدود النقطة أيضًا اسم إسقاط نقطة على محور الإحداثي، والإحداثي - إسقاط نقطة على المحور الإحداثي، والتطبيق - إسقاط نقطة على المحور المطبق. وبناء على ذلك، إذا أعطيت نقطة، فإن النقطة ذات الإحداثيات:

يسمى إسقاط نقطة على المستوى

يسمى إسقاط نقطة على المستوى

ويطرح سؤال طبيعي: هل كل الصيغ المشتقة للحالة ثنائية الأبعاد صالحة في الفضاء؟ الجواب نعم، إنهما عادلان ولهما نفس المظهر. للحصول على تفاصيل صغيرة. أعتقد أنك قد خمنت بالفعل أي واحد هو. في جميع الصيغ، سيتعين علينا إضافة مصطلح آخر مسؤول عن المحور المطبق. يسمى.

1. إذا ورد نقطتان: فإن:

• إحداثيات المتجهات:
• المسافة بين نقطتين (أو طول المتجه)
• النقطة الوسطى للقطعة لها إحداثيات

2. إذا تم إعطاء متجهين: و، ثم:

• منتجهم العددي يساوي:
• جيب تمام الزاوية بين المتجهات يساوي:

ومع ذلك، الفضاء ليس بهذه البساطة. كما تفهم، فإن إضافة إحداثي آخر يؤدي إلى تنوع كبير في مجموعة الشخصيات "التي تعيش" في هذا الفضاء. ولمزيد من السرد، سأحتاج إلى تقديم بعض "التعميمات" تقريبًا للخط المستقيم. سيكون هذا "التعميم" بمثابة طائرة. ماذا تعرف عن الطائرة؟ حاول الإجابة على سؤال ما هي الطائرة؟ من الصعب جدا أن أقول. ومع ذلك، فإننا جميعًا نتخيل بشكل حدسي كيف يبدو الأمر:

بشكل تقريبي، هذا نوع من "الورقة" التي لا نهاية لها، عالقة في الفضاء. وينبغي أن نفهم "اللانهاية" أن المستوى يمتد في كل الاتجاهات، أي أن مساحته تساوي اللانهاية. ومع ذلك، فإن هذا التفسير العملي لا يعطي أدنى فكرة عن هيكل الطائرة. وهي التي ستكون مهتمة بنا.

دعونا نتذكر إحدى البديهيات الأساسية للهندسة:

• يمر الخط المستقيم بنقطتين مختلفتين على المستوى، ونقطة واحدة فقط:

أو ما يماثلها في الفضاء:

بالطبع، تتذكر كيفية اشتقاق معادلة خط مستقيم من نقطتين محددتين، الأمر ليس صعبًا على الإطلاق: إذا كانت النقطة الأولى لها إحداثيات: والنقطة الثانية، فستكون معادلة الخط كما يلي:

لقد أخذت هذا في الصف السابع. في الفضاء تكون معادلة الخط على النحو التالي: لنحصل على نقطتين بإحداثياتهما: فإن معادلة الخط الذي يمر عبرهما تكون بالشكل:

على سبيل المثال، يمر الخط عبر النقاط:

كيف ينبغي أن نفهم هذا؟ يجب أن يفهم ذلك على النحو التالي: تقع النقطة على خط إذا كانت إحداثياتها تحقق النظام التالي:

لن نهتم كثيرًا بمعادلة الخط، لكن علينا الانتباه إلى المفهوم المهم جدًا وهو متجه الاتجاه للخط. - أي متجه غير صفري يقع على خط معين أو موازي له.

على سبيل المثال، كلا المتجهين هما متجهان اتجاه لخط مستقيم. اسمحوا أن تكون نقطة تقع على الخط، واسمحوا أن يكون متجه الاتجاه. ومن ثم يمكن كتابة معادلة الخط بالصيغة التالية:

مرة أخرى، لن أكون مهتمًا جدًا بمعادلة الخط المستقيم، لكني أريدك حقًا أن تتذكر ما هو متجه الاتجاه! مرة أخرى: هذا هو أي متجه غير صفري يقع على خط أو موازٍ له.

ينسحب معادلة المستوى المبني على ثلاث نقاط معطاةلم يعد الأمر تافهًا جدًا، وعادةً لا يتم تناول هذه المشكلة في الدورة المدرسة الثانوية. ولكن عبثا! تعتبر هذه التقنية حيوية عندما نلجأ إلى طريقة الإحداثيات لحل المشكلات المعقدة. ومع ذلك، أفترض أنك حريص على تعلم شيء جديد؟ علاوة على ذلك، ستتمكن من إثارة إعجاب معلمك في الجامعة عندما يتبين أنك تعرف بالفعل كيفية استخدام التقنية التي تتم دراستها عادةً في دورة الهندسة التحليلية. اذا هيا بنا نبدأ.

معادلة المستوى لا تختلف كثيرا عن معادلة الخط المستقيم على المستوى، أي أن لها الشكل:

بعض الأرقام (ليست كلها تساوي صفراً)، ولكن متغيرات، على سبيل المثال: إلخ. كما ترون، معادلة المستوى لا تختلف كثيرا عن معادلة الخط المستقيم (الدالة الخطية). ومع ذلك، تذكر ما جادلنا أنا وأنت؟ قلنا إنه إذا كان لدينا ثلاث نقاط لا تقع على نفس الخط، فيمكن إعادة بناء معادلة المستوى منها بشكل فريد. ولكن كيف؟ سأحاول أن أشرح لك.

وبما أن معادلة المستوى هي:

والنقاط تنتمي إلى هذا المستوى، فعند التعويض بإحداثيات كل نقطة في معادلة المستوى يجب أن نحصل على الهوية الصحيحة:

وبالتالي، هناك حاجة إلى حل ثلاث معادلات ذات مجهولين! ورطة! ومع ذلك، يمكنك دائمًا افتراض ذلك (للقيام بذلك عليك القسمة على). وبذلك نحصل على ثلاث معادلات بثلاثة مجاهيل:

ومع ذلك، فإننا لن نحل مثل هذا النظام، ولكننا نكتب التعبير الغامض الذي يتبعه:

معادلة الطائرة التي تمر عبر ثلاث نقاط معينة

\[\يسار| (\begin(array)(*(20)(c))(x - (x_0))&((x_1) - (x_0))&((x_2) - (x_0))\\(y - (y_0) )&((y_1) - (y_0))&((y_2) - (y_0))\\(z - (z_0))&((z_1) - (z_0))&((z_2) - (z_0)) \end(صفيف)) \right| = 0\]

قف! ما هذا؟ بعض وحدة غير عادية للغاية! ومع ذلك، فإن الكائن الذي تراه أمامك ليس له علاقة بالوحدة. ويسمى هذا الكائن محدد الدرجة الثالثة. من الآن فصاعدا، عندما تتعامل مع طريقة الإحداثيات على المستوى، سوف تواجه في كثير من الأحيان نفس هذه المحددات. ما هو محدد الدرجة الثالثة؟ ومن الغريب أنه مجرد رقم. يبقى أن نفهم ما هو الرقم المحدد الذي سنقارنه بالمحدد.

لنكتب أولاً المحدد من الدرجة الثالثة بشكل أكثر عمومية:

أين بعض الأرقام علاوة على ذلك، نقصد بالفهرس الأول رقم الصف، ونقصد بالفهرس رقم العمود. على سبيل المثال، فهذا يعني أن هذا الرقم يقع عند تقاطع الصف الثاني والعمود الثالث. دعونا نطرح السؤال التالي: كيف بالضبط سنحسب مثل هذا المحدد؟ أي ما هو الرقم المحدد الذي سنقارن به؟ بالنسبة للمحدد من الدرجة الثالثة هناك قاعدة المثلث الإرشادي (المرئي)، وهي تبدو كما يلي:

1. حاصل ضرب عناصر القطر الرئيسي (من الزاوية اليسرى العليا إلى أسفل اليمين) حاصل ضرب العناصر المكونة للمثلث الأول "عمودي" على القطر الرئيسي حاصل ضرب العناصر المكونة للمثلث الثاني "عمودي" على القطر الرئيسي قطري الرئيسي
2. حاصل ضرب عناصر القطر الثانوي (من الزاوية اليمنى العليا إلى أسفل اليسار) حاصل ضرب العناصر المكونة للمثلث الأول "عمودي" على القطر الثانوي حاصل ضرب العناصر المكونة للمثلث الثاني "عمودي" على القطر الثانوي قطري ثانوي
3. ثم يكون المحدد هو الفرق بين القيم التي تم الحصول عليها في الخطوة و

إذا كتبنا كل هذا بالأرقام، نحصل على التعبير التالي:

ومع ذلك، لا تحتاج إلى تذكر طريقة الحساب في هذا النموذج، يكفي أن تبقي في رأسك المثلثات وفكرة ما يضاف إلى ما وما يتم طرحه بعد ذلك من ماذا).

لنوضح طريقة المثلث بمثال:

1. احسب المحدد:

دعونا معرفة ما نضيفه وما نطرحه:

المصطلحات التي تأتي مع علامة زائد:

هذا هو القطر الرئيسي: حاصل ضرب العناصر يساوي

المثلث الأول "عمودي على القطر الرئيسي: حاصل ضرب العناصر يساوي

المثلث الثاني "عمودي على القطر الرئيسي: حاصل ضرب العناصر يساوي

اجمع ثلاثة أرقام:

المصطلحات التي تأتي مع ناقص

هذا قطر جانبي: حاصل ضرب العناصر يساوي

المثلث الأول “عمودي على القطر الثانوي: حاصل ضرب العناصر يساوي

المثلث الثاني “عمودي على القطر الثانوي: حاصل ضرب العناصر يساوي

اجمع ثلاثة أرقام:

كل ما يتعين علينا القيام به هو طرح مجموع الحدود "الزائد" من مجموع الحدود "الناقصة":

هكذا،

كما ترون، لا يوجد شيء معقد أو خارق للطبيعة في حساب محددات الدرجة الثالثة. من المهم فقط أن تتذكر المثلثات وألا ترتكب أخطاء حسابية. حاول الآن حسابها بنفسك:

نحن نفحص:

1. المثلث الأول العمودي على القطر الرئيسي :
2. المثلث الثاني العمودي على القطر الرئيسي :
3. مجموع المصطلحات مع علامة الزائد:
4. المثلث الأول العمودي على القطر الثانوي:
5. المثلث الثاني العمودي على القطر الجانبي:
6. مجموع المصطلحات مع ناقص:
7. مجموع الحدود مع زائد ناقص مجموع الحدود مع ناقص:

فيما يلي بعض المحددات الأخرى، احسب قيمها بنفسك وقارنها بالإجابات:

الإجابات:

حسنًا، هل تزامن كل شيء؟ عظيم، ثم يمكنك المضي قدما! إذا كانت هناك صعوبات، فإن نصيحتي هي: يوجد على الإنترنت الكثير من البرامج لحساب المحدد عبر الإنترنت. كل ما تحتاجه هو التوصل إلى المحدد الخاص بك، وحسابه بنفسك، ثم مقارنته بما يحسبه البرنامج. وهكذا حتى تبدأ النتائج في التطابق. أنا متأكد من أن هذه اللحظة لن تستغرق وقتًا طويلاً للوصول!

لنعد الآن إلى المحدد الذي كتبته عندما تحدثت عن معادلة المستوى الذي يمر عبر الرقم ثلاثة نقاط معينة:

كل ما عليك هو حساب قيمته مباشرة (باستخدام طريقة المثلث) وضبط النتيجة على الصفر. وبطبيعة الحال، بما أن هذه متغيرات، فسوف تحصل على بعض التعبيرات التي تعتمد عليها. هذا التعبير هو الذي سيكون معادلة المستوى الذي يمر بثلاث نقاط معينة لا تقع على نفس الخط المستقيم!

ولنوضح ذلك بمثال بسيط:

1. أنشئ معادلة المستوى الذي يمر بالنقاط

نقوم بتجميع محدد لهذه النقاط الثلاث:

دعونا نبسط:

الآن نحسبها مباشرة باستخدام قاعدة المثلث:

\[(\left| (\begin(array)(*(20)(c))(x + 3)&2&6\\(y - 2)&0&1\\(z + 1)&5&0\end(array)) \ يمين| = \left((x + 3) \right) \cdot 0 \cdot 0 + 2 \cdot 1 \cdot \left((z + 1) \right) + \left((y - 2) \right) \cdot 5 \cdot 6 - )\]

وبالتالي فإن معادلة المستوى الذي يمر عبر النقاط هي:

حاول الآن حل مشكلة واحدة بنفسك، وبعد ذلك سنناقشها:

2. أوجد معادلة المستوى الذي يمر بالنقاط

حسنًا، لنناقش الحل الآن:

لنقم بإنشاء محدد:

وحساب قيمتها:

ثم معادلة الطائرة لها الشكل:

أو بالتبسيط نحصل على:

الآن مهمتان لضبط النفس:

1. أنشئ معادلة المستوى الذي يمر بثلاث نقاط:

الإجابات:

هل تزامن كل شيء؟ مرة أخرى، إذا كانت هناك بعض الصعوبات، فإن نصيحتي هي: خذ ثلاث نقاط من رأسك (مع احتمال كبير أنها لن تقع على نفس الخط المستقيم)، وقم ببناء طائرة بناءً عليها. ومن ثم تقوم بفحص نفسك عبر الإنترنت. على سبيل المثال، على الموقع:

ومع ذلك، بمساعدة المحددات، لن نبني فقط معادلة المستوى. تذكر، لقد أخبرتك أنه لا يتم تعريف المنتج النقطي فقط للمتجهات. يوجد أيضًا منتج متجه، بالإضافة إلى منتج مختلط. وإذا كان حاصل الضرب القياسي لمتجهين عددًا، فإن حاصل الضرب المتجه لمتجهين سيكون متجهًا، وسيكون هذا المتجه عموديًا على المتجهين المعطاين:

علاوة على ذلك، ستكون وحدته يساوي المساحةمتوازي الأضلاع مبني على المتجهات و. هذا المتجهسنحتاج إليها لحساب المسافة من نقطة إلى خط. كيف يمكننا حساب حاصل ضرب المتجهات للمتجهات، وإذا كانت إحداثياتها معطاة؟ ويأتي محدد الدرجة الثالثة لمساعدتنا مرة أخرى. ومع ذلك، قبل أن أنتقل إلى خوارزمية حساب المنتج المتجه، لا بد لي من إجراء استطراد بسيط.

يتعلق هذا الاستطراد بالنواقل الأساسية.

تظهر بشكل تخطيطي في الشكل:

لماذا تعتقد أنهم يطلق عليهم الأساسية؟ الحقيقة انه :

أو في الصورة:

وصحة هذه الصيغة واضحة للأسباب التالية:

ناقلات العمل الفني

الآن يمكنني البدء في تقديم المنتج المتقاطع:

المنتج المتجه لمتجهين هو المتجه، والذي يتم حسابه وفقًا للقاعدة التالية:

الآن دعونا نعطي بعض الأمثلة لحساب المنتج الاتجاهي:

مثال 1: أوجد حاصل الضرب الاتجاهي للمتجهات:

الحل: أقوم بتكوين المحدد:

وأنا أحسبها:

الآن بعد الكتابة من خلال المتجهات الأساسية، سأعود إلى ترميز المتجهات المعتاد:

هكذا:

جربه الآن.

مستعد؟ نحن نفحص:

وتقليديا اثنين مهام التحكم:

1. ابحث عن المنتج المتجه للمتجهات التالية:
2. ابحث عن المنتج المتجه للمتجهات التالية:

الإجابات:

منتج مختلط من ثلاثة ناقلات

البناء الأخير الذي سأحتاجه هو المنتج المختلط لثلاثة نواقل. فهو، مثل العددية، هو رقم. هناك طريقتان لحساب ذلك. - من خلال محدد - من خلال منتج مختلط.

وهي، دعونا نعطي ثلاثة ناقلات:

ثم يمكن حساب المنتج المختلط لثلاثة ناقلات، المشار إليها بـ، على النحو التالي:

1. - أي أن المنتج المختلط هو المنتج القياسي لمتجه ومنتج المتجه لمتجهين آخرين

على سبيل المثال، المنتج المختلط لثلاثة ناقلات هو:

حاول حسابها بنفسك باستخدام المنتج المتجه وتأكد من تطابق النتائج!

ومرة أخرى، مثالان للحلول المستقلة:

الإجابات:

اختيار نظام الإحداثيات

حسنًا، لدينا الآن كل الأسس المعرفية اللازمة لحل مشكلات الهندسة المجسمة المعقدة. ومع ذلك، قبل الانتقال مباشرة إلى الأمثلة والخوارزميات لحلها، أعتقد أنه سيكون من المفيد التطرق إلى السؤال التالي: كيف بالضبط اختيار نظام الإحداثيات لشخصية معينة.بعد كل شيء، هذا هو الاختيار الموقف النسبيستحدد أنظمة الإحداثيات والأشكال في الفضاء في النهاية مدى تعقيد الحسابات.

اسمحوا لي أن أذكركم أننا في هذا القسم نأخذ في الاعتبار الأرقام التالية:

1. مستطيلة متوازية
2. المنشور المستقيم (الثلاثي، السداسي...)
3. الهرم (ثلاثي، رباعي الزوايا)
4. رباعي الاسطح (مثل الهرم الثلاثي)

للحصول على متوازي مستطيل أو مكعب، أنصحك بالبناء التالي:

أي أنني سأضع الشكل "في الزاوية". المكعب ومتوازي السطوح شخصيات جيدة جدًا. بالنسبة لهم، يمكنك دائمًا بسهولة العثور على إحداثيات رؤوسها. على سبيل المثال إذا (كما هو موضح في الصورة)

فإن إحداثيات القمم هي كما يلي:

بالطبع، لا تحتاج إلى تذكر ذلك، ولكن من المستحسن أن تتذكر أفضل طريقة لوضع المكعب أو متوازي السطوح المستطيل.

المنشور المستقيم

المنشور هو شخصية أكثر ضررا. يمكن وضعه في الفضاء بطرق مختلفة. ومع ذلك، يبدو لي أن الخيار التالي هو الأكثر قبولا:

منشور ثلاثي:

أي أننا نضع أحد أضلاع المثلث بالكامل على المحور، ويتوافق أحد الرءوس مع أصل الإحداثيات.

المنشور السداسي:

أي أن إحدى القمم تتطابق مع نقطة الأصل، وأحد أضلاعها يقع على المحور.

الهرم الرباعي والسداسي:

الوضع مشابه للمكعب: نقوم بمحاذاة جانبين من القاعدة مع محاور الإحداثيات، ونحاذي أحد القمم مع أصل الإحداثيات. ستكون الصعوبة البسيطة الوحيدة هي حساب إحداثيات النقطة.

بالنسبة للهرم السداسي - نفس الشيء بالنسبة للمنشور السداسي. ستكون المهمة الرئيسية مرة أخرى هي العثور على إحداثيات الرأس.

رباعي الاسطح (الهرم الثلاثي)

الوضع مشابه جدًا للموقف الذي قدمته للمنشور الثلاثي: إحدى القمم تتطابق مع نقطة الأصل، والجانب الآخر يقع على محور الإحداثيات.

حسنًا، الآن أنت وأنا أخيرًا على وشك البدء في حل المشكلات. مما قلته في بداية المقال، يمكنك استخلاص الاستنتاج التالي: تنقسم معظم مشاكل C2 إلى فئتين: مشاكل الزاوية ومشاكل المسافة. أولًا، سننظر إلى مسائل إيجاد الزاوية. وهي بدورها مقسمة إلى الفئات التالية (مع زيادة التعقيد):

مشاكل في إيجاد الزوايا

1. إيجاد الزاوية المحصورة بين خطين مستقيمين
2. إيجاد الزاوية بين طائرتين

دعونا نلقي نظرة على هذه المسائل بالتسلسل: لنبدأ بإيجاد الزاوية المحصورة بين خطين مستقيمين. حسنًا، تذكر، ألم نقرر أنا وأنت؟ أمثلة مماثلةسابقًا؟ هل تتذكر، كان لدينا بالفعل شيء مماثل... كنا نبحث عن الزاوية بين متجهين. اسمحوا لي أن أذكرك، إذا تم إعطاء متجهين: و، فسيتم العثور على الزاوية بينهما من العلاقة:

هدفنا الآن هو إيجاد قياس الزاوية المحصورة بين خطين مستقيمين. دعونا نلقي نظرة على "الصورة المسطحة":

ما عدد الزوايا التي نحصل عليها عندما يتقاطع خطان مستقيمان؟ فقط بعض الأشياء. صحيح أن اثنين منهم فقط غير متساويين، بينما يكون الآخرون عموديين عليهم (وبالتالي يتزامنون معهم). إذن ما هي الزاوية التي يجب أن نعتبرها الزاوية المحصورة بين خطين مستقيمين: أم؟ وهنا القاعدة هي: الزاوية بين خطين مستقيمين لا تزيد دائمًا عن درجات. أي أنه من زاويتين سنختار دائمًا الزاوية ذات القياس الأصغر درجة. أي أن الزاوية بين خطين مستقيمين في هذه الصورة متساوية. لكي لا تهتم في كل مرة بإيجاد أصغر زاويتين، اقترح علماء الرياضيات الماكرون استخدام المعامل. وبالتالي، يتم تحديد الزاوية بين خطين مستقيمين بالصيغة:

أنت، كقارئ يقظ، كان يجب أن يكون لديك سؤال: أين، بالضبط، نحصل على هذه الأرقام التي نحتاجها لحساب جيب تمام الزاوية؟ الإجابة: سنأخذها من متجهات الاتجاه للخطوط! وبالتالي، فإن خوارزمية إيجاد الزاوية بين خطين مستقيمين هي كما يلي:

1. نحن نطبق الصيغة 1.

أو بمزيد من التفصيل:

1. نحن نبحث عن إحداثيات متجه الاتجاه للخط المستقيم الأول
2. نحن نبحث عن إحداثيات متجه الاتجاه للخط المستقيم الثاني
3. نحسب معامل منتجهم العددي
4. نحن نبحث عن طول المتجه الأول
5. نحن نبحث عن طول المتجه الثاني
6. اضرب نتائج النقطة 4 في نتائج النقطة 5
7. نقسم نتيجة النقطة 3 على نتيجة النقطة 6. نحصل على جيب تمام الزاوية بين السطور
8. لو هذه النتيجةيسمح لك بحساب الزاوية بدقة والبحث عنها
9. وإلا فإننا نكتب من خلال قوس جيب التمام

حسنًا، حان الوقت الآن للانتقال إلى المشكلات: سأوضح حل المشكلتين الأوليين بالتفصيل، وسأقدم حل مشكلة أخرى بشكل مختصر، وبالنسبة للمشكلتين الأخيرتين سأقدم الإجابات فقط؛ يجب عليك إجراء جميع الحسابات لهم بنفسك.

مهام:

1. في tet-ra-ed-re الأيمن، ابحث عن الزاوية بين ارتفاع tet-ra-ed-ra والجانب الأوسط.

2. في الزاوية اليمنى الستة pi-ra-mi-de، تكون مئات os-no-va-niyas متساوية، والحواف الجانبية متساوية، ابحث عن الزاوية بين الخطوط و.

3. أطوال جميع حواف الفحم الأربعة اليمنى pi-ra-mi-dy متساوية مع بعضها البعض. ابحث عن الزاوية بين الخطوط المستقيمة وإذا كان من القطع - فأنت مع pi-ra-mi-dy المحدد، والنقطة هي se-re-di- على أضلاعها bo-co- الثانية

4. توجد نقطة على حافة المكعب بحيث تجد الزاوية بين الخطوط المستقيمة و

5. نقطة - على حواف المكعب أوجد الزاوية بين الخطوط المستقيمة و.

وليس من قبيل الصدفة أنني رتبت المهام بهذا الترتيب. على الرغم من أنك لم تبدأ بعد في التنقل في طريقة الإحداثيات، فسوف أقوم بتحليل الأشكال الأكثر "إشكالية" بنفسي، وسأترك لك التعامل مع أبسط مكعب! تدريجيا، سيتعين عليك تعلم كيفية العمل مع جميع الأرقام، وسأزيد من تعقيد المهام من موضوع إلى آخر.

لنبدأ في حل المشاكل:

1. ارسم شكلاً رباعي السطوح، وضعه في نظام الإحداثيات كما اقترحت سابقًا. وبما أن رباعي الأسطح منتظم، فإن جميع وجوهه (بما في ذلك القاعدة) هي مثلثات منتظمة. وبما أنه ليس لدينا طول الضلع، فيمكنني اعتباره متساويًا. أعتقد أنك تفهم أن الزاوية لن تعتمد في الواقع على مدى "تمدد" رباعي السطوح لدينا؟ سأرسم أيضًا الارتفاع والوسيط في رباعي الأسطح. على طول الطريق، سأرسم قاعدتها (ستكون مفيدة لنا أيضًا).

أحتاج إلى العثور على الزاوية بين و. ما الذي نعرفه؟ نحن نعرف فقط إحداثيات النقطة. وهذا يعني أن علينا إيجاد إحداثيات النقاط. الآن نفكر: النقطة هي نقطة تقاطع الارتفاعات (أو المنصفات أو المتوسطات) للمثلث. والنقطة هي النقطة المرفوعة. النقطة هي منتصف القطعة. ثم علينا أخيرًا إيجاد: إحداثيات النقاط: .

لنبدأ بأبسط شيء: إحداثيات نقطة ما. انظر إلى الشكل: من الواضح أن تطبيق نقطة يساوي صفر (النقطة تقع على المستوى). إحداثياتها متساوية (لأنها الوسيط). من الصعب العثور على الإحداثي. ومع ذلك، يمكن القيام بذلك بسهولة بناءً على نظرية فيثاغورس: فكر في مثلث. الوتر متساوي، وأحد ساقيه متساويان، ثم:

وأخيرا لدينا : .

الآن دعونا نجد إحداثيات النقطة. ومن الواضح أن تطبيقها يساوي الصفر مرة أخرى، وإحداثيتها هي نفس إحداثيات النقطة، أي. دعونا نجد الإحداثي السيني لها. يتم ذلك بشكل تافه تمامًا إذا كنت تتذكر ذلك مرتفعات مثلث متساوي الاضلاعيتم تقسيم نقطة التقاطع بالتناسب، العد من الأعلى. بما أن: فإن الإحداثي الإحداثي المطلوب للنقطة، والذي يساوي طول القطعة، يساوي: . وبالتالي فإن إحداثيات النقطة هي:

دعونا نجد إحداثيات النقطة. من الواضح أن الإحداثي والإحداثي يتزامنان مع الإحداثي والإحداثي للنقطة. والتطبيق يساوي طول القطعة. - وهذا أحد أرجل المثلث. الوتر في المثلث هو قطعة - ساق. يتم البحث عنه للأسباب التي أبرزتها بالخط العريض:

النقطة هي منتصف القطعة. ثم علينا أن نتذكر صيغة إحداثيات نقطة منتصف القطعة:

هذا كل شيء، الآن يمكننا البحث عن إحداثيات متجهات الاتجاه:

حسنًا، كل شيء جاهز: نعوض جميع البيانات في الصيغة:

هكذا،

إجابة:

لا ينبغي أن تخاف من هذه الإجابات "المخيفة": فهذه ممارسة شائعة بالنسبة لمهام C2. أفضل أن أتفاجأ بالإجابة "الجميلة" في هذا الجزء. كما لاحظت أيضًا أنني لم ألجأ عمليًا إلى أي شيء آخر غير نظرية فيثاغورس وخاصية ارتفاعات المثلث متساوي الأضلاع. وهذا يعني أنه لحل مشكلة القياس المجسم، استخدمت الحد الأدنى من القياس المجسم. يتم "إطفاء" المكسب في هذا جزئيًا من خلال حسابات مرهقة إلى حد ما. لكنها خوارزمية تماما!

2. دعونا نرسم هرمًا سداسيًا منتظمًا مع نظام الإحداثيات وقاعدته:

نحن بحاجة إلى العثور على الزاوية بين الخطوط و. وبالتالي فإن مهمتنا تتلخص في إيجاد إحداثيات النقاط: . سنوجد إحداثيات الثلاثة الأخيرة باستخدام رسم صغير، وسنوجد إحداثيات الرأس من خلال إحداثيات النقطة. هناك الكثير من العمل الذي يتعين علينا القيام به، ولكن علينا أن نبدأ!

أ) الإحداثي: من الواضح أن تطبيقه وإحداثيته يساوي الصفر. دعونا نجد الإحداثي السيني. للقيام بذلك، فكر في مثلث قائم الزاوية. للأسف، لا نعرف فيه سوى الوتر، وهو متساوي. سنحاول العثور على الساق (لأنه من الواضح أن مضاعفة طول الساق سيعطينا حدود النقطة). كيف يمكننا البحث عنه؟ دعونا نتذكر ما هو نوع الشكل الذي لدينا عند قاعدة الهرم؟ هذا مسدس منتظم. ماذا يعني ذلك؟ وهذا يعني أن جميع الجوانب وجميع الزوايا متساوية. علينا إيجاد زاوية واحدة من هذا القبيل. أيه أفكار؟ هناك الكثير من الأفكار، ولكن هناك صيغة:

مجموع زوايا المضلع n المنتظم هو .

وبالتالي فإن مجموع زوايا الشكل السداسي المنتظم يساوي الدرجات. إذن كل زاوية تساوي:

دعونا ننظر إلى الصورة مرة أخرى. ومن الواضح أن القطعة هي منصف الزاوية. إذن الزاوية تساوي الدرجات. ثم:

ثم من أين.

وبالتالي، لديه الإحداثيات

ب) الآن يمكننا بسهولة إيجاد إحداثيات النقطة: .

ج) أوجد إحداثيات النقطة. وبما أن الإحداثي السيني يتزامن مع طول المقطع، فهو متساوي. العثور على الإحداثي ليس أمرًا صعبًا أيضًا: إذا قمنا بتوصيل النقاط وقمنا بتعيين نقطة تقاطع الخط المستقيم على أنها، على سبيل المثال، . (افعل ذلك بنفسك بناء بسيط). ومن ثم، فإن إحداثي النقطة B يساوي مجموع أطوال القطع. دعونا ننظر إلى المثلث مرة أخرى. ثم

ثم منذ ذلك الحين فإن النقطة لها إحداثيات

د) الآن دعونا نجد إحداثيات النقطة. خذ المستطيل وأثبت أن إحداثيات النقطة هي:

ه) يبقى العثور على إحداثيات الرأس. من الواضح أن الإحداثي والإحداثي يتزامنان مع الإحداثي والإحداثي للنقطة. دعونا نجد التطبيق. منذ ذلك الحين. فكر في مثلث قائم الزاوية. وفقا لظروف المشكلة، حافة جانبية. هذا هو الوتر في المثلث الخاص بي. ثم ارتفاع الهرم ساق .

ثم النقطة لها إحداثيات:

حسنًا، هذا كل شيء، لدي إحداثيات جميع النقاط التي تهمني. أنا أبحث عن إحداثيات المتجهات الموجهة للخطوط المستقيمة:

نحن نبحث عن الزاوية بين هذه المتجهات:

إجابة:

مرة أخرى، في حل هذه المشكلة، لم أستخدم أي تقنيات معقدة بخلاف صيغة مجموع زوايا n-gon العادية، بالإضافة إلى تعريف جيب التمام وجيب المثلث القائم الزاوية.

3. بما أننا لم نحصل مرة أخرى على أطوال الحواف في الهرم، فسوف أقوم بإحصائها يساوي واحد. وهكذا، بما أن جميع الأضلاع، وليس الجوانب فقط، متساوية مع بعضها البعض، فعند قاعدة الهرم وأنا يوجد مربع، والأوجه الجانبية مثلثات منتظمة. دعونا نرسم هذا الهرم وقاعدته على مستوى، مع ملاحظة جميع البيانات الواردة في نص المشكلة:

نحن نبحث عن الزاوية بين و. سأجري حسابات مختصرة جدًا عندما أبحث عن إحداثيات النقاط. سوف تحتاج إلى "فك تشفيرها":

ب) - منتصف القطعة. إحداثياتها:

ج) سأوجد طول القطعة باستخدام نظرية فيثاغورس في المثلث. يمكنني العثور عليه باستخدام نظرية فيثاغورس في المثلث.

الإحداثيات:

د) - منتصف القطعة. إحداثياتها هي

ه) إحداثيات المتجهات

و) إحداثيات المتجهات

ز) البحث عن الزاوية:

المكعب هو أبسط شكل. أنا متأكد من أنك ستكتشف ذلك بنفسك. إجابات السؤالين 4 و 5 هي كما يلي:

إيجاد الزاوية المحصورة بين الخط المستقيم والمستوى

حسنًا، لقد انتهى وقت الألغاز البسيطة! الآن ستكون الأمثلة أكثر تعقيدًا. ولإيجاد الزاوية المحصورة بين خط مستقيم ومستوى نتبع ما يلي:

1. باستخدام ثلاث نقاط نقوم ببناء معادلة المستوى
   ,
   باستخدام محدد الدرجة الثالثة.
2. باستخدام نقطتين، نبحث عن إحداثيات المتجه الموجه للخط المستقيم:
3. نطبق الصيغة لحساب الزاوية بين الخط المستقيم والمستوى:

كما ترون، هذه الصيغة مشابهة جدًا لتلك التي استخدمناها لإيجاد الزوايا بين خطين مستقيمين. البنية على الجانب الأيمن هي نفسها ببساطة، وعلى اليسار نبحث الآن عن جيب التمام، وليس جيب التمام كما كان من قبل. حسنًا، تمت إضافة إجراء واحد سيئ - البحث عن معادلة المستوى.

دعونا لا نماطل أمثلة الحل:

1. المنشور الرئيسي ولكن va-ni-em المباشر هو أننا مثلث متساوي الفقراء. أوجد الزاوية المحصورة بين الخط المستقيم والمستوى

2. في مستطيل par-ral-le-le-pi-pe-de من الغرب أوجد الزاوية بين الخط المستقيم والمستوى

3. في المنشور سداسي الزوايا الأيمن، جميع الحواف متساوية. أوجد الزاوية المحصورة بين الخط المستقيم والمستوى.

4. في المثلث الأيمن pi-ra-mi-de مع os-no-va-ni-em للأضلاع المعروفة، ابحث عن زاوية، ob-ra-zo-van -مسطحة في القاعدة ومستقيمة، مروراً باللون الرمادي الأضلاع و

5. أطوال جميع حواف الشكل الرباعي الأيمن pi-ra-mi-dy مع قمة متساوية مع بعضها البعض. أوجد الزاوية بين الخط المستقيم والمستوى إذا كانت النقطة على جانب حافة pi-ra-mi-dy.

مرة أخرى، سأحل المشكلتين الأوليين بالتفصيل، والثالثة باختصار، وأترك ​​لك المشكلتين الأخيرتين لتحلهما بنفسك. بالإضافة إلى ذلك، كان عليك بالفعل التعامل مع الأهرامات المثلثة والرباعية، ولكن ليس بعد مع المنشورات.

حلول:

1. دعونا نصور المنشور وقاعدته. دعونا ندمجه مع نظام الإحداثيات ونلاحظ جميع البيانات الواردة في بيان المشكلة:

أعتذر عن بعض عدم الامتثال للنسب، ولكن لحل المشكلة، هذا، في الواقع، ليس مهما للغاية. الطائرة هي ببساطة "الجدار الخلفي" لمنشوري. يكفي أن نخمن ببساطة أن معادلة مثل هذا المستوى لها الشكل:

ولكن يمكن إظهار ذلك بشكل مباشر:

دعونا نختار ثلاث نقاط عشوائية على هذا المستوى: على سبيل المثال، .

لنقم بإنشاء معادلة المستوى:

تمرين لك: احسب هذا المحدد بنفسك. هل نجحت؟ فتبدو معادلة المستوى كما يلي:

أو ببساطة

هكذا،

لحل المثال، أحتاج إلى إيجاد إحداثيات متجه الاتجاه للخط المستقيم. بما أن النقطة تتطابق مع أصل الإحداثيات، فإن إحداثيات المتجه ستتطابق ببساطة مع إحداثيات النقطة، وللقيام بذلك علينا أولاً إيجاد إحداثيات النقطة.

للقيام بذلك، النظر في مثلث. دعونا نرسم الارتفاع (المعروف أيضًا باسم الوسيط والمنصف) من قمة الرأس. وبما أن إحداثي النقطة يساوي. من أجل العثور على الإحداثي السيني لهذه النقطة، نحتاج إلى حساب طول القطعة. ووفقا لنظرية فيثاغورس لدينا:

ثم النقطة لها إحداثيات:

النقطة هي نقطة "مرفوعة":

ثم إحداثيات المتجهات هي:

إجابة:

كما ترون، لا يوجد شيء صعب بشكل أساسي عند حل مثل هذه المهام. في الواقع، تم تبسيط العملية أكثر قليلاً من خلال "استقامة" شكل مثل المنشور. والآن دعنا ننتقل إلى المثال التالي:

2. ارسم خطًا متوازيًا، وارسم مستوى وخطًا مستقيمًا فيه، وارسم أيضًا قاعدته السفلية بشكل منفصل:

أولاً نجد معادلة المستوى: إحداثيات النقاط الثلاث الواقعة فيه:

(يتم الحصول على الإحداثيات الأولين بطريقة واضحة، ويمكنك بسهولة العثور على الإحداثيات الأخيرة من الصورة من النقطة). ثم نقوم بتكوين معادلة المستوى:

نحسب:

نحن نبحث عن إحداثيات المتجه الموجه: من الواضح أن إحداثياته ​​تتطابق مع إحداثيات النقطة، أليس كذلك؟ كيفية العثور على الإحداثيات؟ هذه هي إحداثيات النقطة مرفوعة على طول المحور المطبق بمقدار واحد! . ثم نبحث عن الزاوية المطلوبة:

إجابة:

3. ارسم هرماً سداسياً منتظماً، ثم ارسم فيه مستوى وخطاً مستقيماً.

هنا من الصعب أيضًا رسم المستوى، ناهيك عن حل هذه المشكلة، لكن طريقة الإحداثيات لا تهتم! تنوعها هو ميزتها الرئيسية!

تمر الطائرة بثلاث نقاط : . نحن نبحث عن إحداثياتهم:

1) . اكتشف إحداثيات النقطتين الأخيرتين بنفسك. ستحتاج إلى حل مشكلة الهرم السداسي لهذا الغرض!

2) نبني معادلة المستوى:

نحن نبحث عن إحداثيات المتجه: . (انظر مشكلة الهرم الثلاثي مرة أخرى!)

3) البحث عن زاوية:

إجابة:

كما ترون، لا يوجد شيء خارق للطبيعة في هذه المهام. عليك فقط أن تكون حذرًا جدًا مع الجذور. سأجيب فقط على المشكلتين الأخيرتين:

كما ترون، فإن تقنية حل المشكلات هي نفسها في كل مكان: المهمة الرئيسية هي العثور على إحداثيات القمم واستبدالها في صيغ معينة. لا يزال يتعين علينا النظر في فئة أخرى من المسائل لحساب الزوايا، وهي:

حساب الزوايا بين طائرتين

ستكون خوارزمية الحل كما يلي:

1. باستخدام ثلاث نقاط نبحث عن معادلة المستوى الأول:
2. باستخدام النقاط الثلاث الأخرى نبحث عن معادلة المستوى الثاني:
3. نحن نطبق الصيغة:

كما ترون، فإن الصيغة مشابهة جدًا للصيغتين السابقتين، والتي بمساعدتها بحثنا عن الزوايا بين الخطوط المستقيمة وبين الخط المستقيم والمستوى. لذلك لن يكون من الصعب عليك أن تتذكر هذا. دعنا ننتقل إلى تحليل المهام:

1. ضلع قاعدة المنشور الثلاثي القائم متساوٍ، وقطر الوجه الجانبي متساوٍ. أوجد الزاوية المحصورة بين المستوى ومستوى محور المنشور.

2. في الزاوية اليمنى الأربعة pi-ra-mi-de، التي تكون جميع حوافها متساوية، ابحث عن جيب الزاوية بين المستوى وعظم المستوى، مروراً بالنقطة per-pen-di-ku- كاذب ولكن مستقيم.

3. في المنشور المنتظم رباعي الزوايا، تكون أضلاع القاعدة متساوية، والحواف الجانبية متساوية. هناك نقطة على الحافة من لي تشي أون لذلك. أوجد الزاوية بين الطائرات و

4. في المنشور الرباعي القائم، تكون أضلاع القاعدة متساوية، والحواف الجانبية متساوية. هناك نقطة على الحافة من النقطة بحيث تجد الزاوية بين الطائرات و.

5. في المكعب، أوجد تقاطع الزاوية بين المستويات و

حلول المشاكل:

1. أرسم الشكل الصحيح (يوجد في القاعدة مثلث متساوي الأضلاع) منشور ثلاثيووضع علامة عليها على المستويات التي تظهر في بيان المشكلة:

نحن بحاجة إلى إيجاد معادلات المستويين: معادلة الأساس تافهة: يمكنك تكوين المحدد المقابل باستخدام ثلاث نقاط، لكنني سأقوم بتكوين المعادلة على الفور:

الآن دعونا نوجد المعادلة النقطة لها إحداثيات النقطة - بما أنها متوسط ​​وارتفاع المثلث، فمن السهل العثور عليها باستخدام نظرية فيثاغورس في المثلث. إذن النقطة لها إحداثيات: لنجد ما ينطبق على النقطة، وللقيام بذلك، فكر في مثلث قائم الزاوية

ثم نحصل على الإحداثيات التالية: نؤلف معادلة المستوى.

نحسب الزاوية بين الطائرات:

إجابة:

2. عمل الرسم:

أصعب شيء هو فهم نوع الطائرة الغامضة التي تمر بشكل عمودي عبر النقطة. حسنا، الشيء الرئيسي هو، ما هو؟ الشيء الرئيسي هو الاهتمام! في الواقع، الخط عمودي. الخط المستقيم متعامد أيضًا. بعد ذلك، سيكون المستوى الذي يمر عبر هذين الخطين متعامدًا مع الخط، ويمر بالمناسبة عبر هذه النقطة. تمر هذه الطائرة أيضًا عبر قمة الهرم. ثم الطائرة المطلوبة - وقد تم تسليم الطائرة لنا بالفعل. نحن نبحث عن إحداثيات النقاط.

نجد إحداثيات النقطة من خلال النقطة. من الصورة الصغيرة من السهل أن نستنتج أن إحداثيات النقطة ستكون على النحو التالي: ماذا بقي الآن لإيجاد إحداثيات قمة الهرم؟ تحتاج أيضًا إلى حساب ارتفاعه. يتم ذلك باستخدام نفس نظرية فيثاغورس: أثبت أولاً ذلك (بشكل تافه من مثلثات صغيرة تشكل مربعًا في القاعدة). وبما أنه حسب الشرط لدينا:

الآن كل شيء جاهز: إحداثيات القمة:

نحن نؤلف معادلة الطائرة:

أنت بالفعل خبير في حساب المحددات. بدون صعوبة سوف تحصل على:

أو غير ذلك (إذا ضربنا كلا الطرفين في جذر اثنين)

والآن لنجد معادلة المستوى:

(لم تنس كيف حصلنا على معادلة المستوى، أليس كذلك؟ إذا كنت لا تفهم من أين جاء هذا ناقص واحد، فارجع إلى تعريف معادلة المستوى! لقد كان الأمر دائمًا يظهر قبل ذلك) طائرتي تنتمي إلى أصل الإحداثيات!)

نحسب المحدد:

(قد تلاحظ أن معادلة المستوى تتطابق مع معادلة الخط المستقيم الذي يمر بالنقاط و! فكر في السبب!)

الآن دعونا نحسب الزاوية:

نحن بحاجة إلى العثور على جيب الجيب:

إجابة:

3. سؤال صعب: ما هو المنشور المستطيل في رأيك؟ هذا مجرد خط موازٍ تعرفه جيدًا! دعونا نرسم على الفور! ليس عليك حتى تصوير القاعدة بشكل منفصل، فهي قليلة الفائدة هنا:

المستوى كما أشرنا سابقاً يُكتب على شكل معادلة:

الآن دعونا ننشئ طائرة

ننشئ على الفور معادلة المستوى:

البحث عن زاوية:

والآن إجابات المشكلتين الأخيرتين:

حسنًا، الآن هو الوقت المناسب لأخذ استراحة قصيرة، لأننا وأنت رائعون وقمنا بعمل رائع!

الإحداثيات والمتجهات. مستوى متقدم

في هذه المقالة سنناقش معكم فئة أخرى من المسائل التي يمكن حلها باستخدام الطريقة الإحداثية: مسائل حساب المسافة. وهي أننا سننظر في الحالات التالية:

1. حساب المسافة بين الخطوط المتقاطعة.

لقد طلبت هذه المهام من أجل زيادة الصعوبة. اتضح أنه من الأسهل العثور عليه المسافة من نقطة إلى الطائرة، وأصعب شيء هو العثور عليه المسافة بين خطوط العبور. رغم أنه بالطبع لا يوجد شيء مستحيل! دعونا لا نماطل وننتقل فورًا إلى النظر في الدرجة الأولى من المشاكل:

حساب المسافة من نقطة إلى مستوى

ماذا نحتاج لحل هذه المشكلة؟

1. إحداثيات النقطة

لذلك، بمجرد أن نتلقى جميع البيانات اللازمة، فإننا نطبق الصيغة:

يجب أن تعرف بالفعل كيف نبني معادلة المستوى من المسائل السابقة التي ناقشتها في الجزء الأخير. دعنا ننتقل مباشرة إلى المهام. المخطط هو كما يلي: 1، 2 - أساعدك على اتخاذ القرار، وبشيء من التفصيل، 3، 4 - الإجابة فقط، تقوم بتنفيذ الحل بنفسك والمقارنة. لنبدأ!

مهام:

1. إعطاء مكعب. طول حافة المكعب متساوي. أوجد المسافة من se-re-di-na من القطع إلى المستوى

2. بالنظر إلى الفحم الأربعة الأيمن pi-ra-mi-yes، فإن جانب الجانب يساوي القاعدة. أوجد المسافة من النقطة إلى المستوى حيث - se-re-di- على الحواف.

3. في المثلث الأيمن pi-ra-mi-de مع os-no-va-ni-em، تكون الحافة الجانبية متساوية، ومائة رو على os-no-va-nia متساوية. أوجد المسافة من الأعلى إلى المستوى.

4. في المنشور السداسي القائم، جميع الحواف متساوية. أوجد المسافة من نقطة إلى مستوى.

حلول:

1. ارسم مكعبًا ذو حواف واحدة، وقم ببناء قطعة ومستوى، وحدد منتصف القطعة بحرف

.

أولاً، لنبدأ بالأمر السهل: العثور على إحداثيات النقطة. منذ ذلك الحين (تذكر إحداثيات منتصف القطعة!)

الآن نقوم بتكوين معادلة المستوى باستخدام ثلاث نقاط

\[\يسار| (\begin(array)(*(20)(c))x&0&1\\y&1&0\\z&1&1\end(array)) \right| = 0\]

الآن يمكنني البدء في العثور على المسافة:

2. نبدأ مرة أخرى بالرسم الذي نحدد عليه جميع البيانات!

بالنسبة للهرم، سيكون من المفيد رسم قاعدته بشكل منفصل.

وحتى أنني أرسم مثل الدجاجة بمخلبها لن يمنعنا من حل هذه المشكلة بسهولة!

أصبح من السهل الآن العثور على إحداثيات نقطة ما

منذ إحداثيات النقطة، إذن

2. بما أن إحداثيات النقطة أ هي منتصف القطعة، إذن

بدون أي مشاكل يمكننا إيجاد إحداثيات نقطتين إضافيتين على المستوى، وننشئ معادلة للمستوى ونبسطها:

\[\يسار| (\left| (\begin(array)(*(20)(c))x&1&(\frac(3)(2))\\y&0&(\frac(3)(2))\\z&0&(\frac( (\sqrt 3 ))(2))\end(array)) \right|) \right| = 0\]

وبما أن النقطة لها إحداثيات: فإننا نحسب المسافة:

الإجابة (نادرة جدًا!):

حسنًا، هل اكتشفت ذلك؟ يبدو لي أن كل شيء هنا تقني تمامًا كما في الأمثلة التي نظرنا إليها في الجزء السابق. لذلك أنا متأكد من أنك إذا أتقنت هذه المادة، فلن يكون من الصعب عليك حل المشكلتين المتبقيتين. سأعطيك الإجابات فقط:

حساب المسافة من خط مستقيم إلى المستوى

في الواقع، لا يوجد شيء جديد هنا. كيف يمكن وضع الخط المستقيم والمستوى بالنسبة لبعضهما البعض؟ لديهم احتمال واحد فقط: أن يتقاطعوا، أو أن يكون الخط المستقيم موازيًا للمستوى. في رأيك، ما هي المسافة من الخط المستقيم إلى المستوى الذي يتقاطع معه هذا الخط المستقيم؟ ويبدو لي أنه من الواضح هنا أن هذه المسافة تساوي الصفر. ليست حالة مثيرة للاهتمام.

الحالة الثانية أصعب: هنا المسافة ليست صفرًا بالفعل. ومع ذلك، بما أن الخط الموازي للمستوى، فإن كل نقطة من الخط تكون متساوية البعد عن هذا المستوى:

هكذا:

وهذا يعني أن مهمتي قد تم اختصارها إلى المهمة السابقة: نحن نبحث عن إحداثيات أي نقطة على خط مستقيم، ونبحث عن معادلة المستوى، ونحسب المسافة من النقطة إلى المستوى. في الواقع، مثل هذه المهام نادرة للغاية في امتحان الدولة الموحدة. تمكنت من العثور على مشكلة واحدة فقط، وكانت البيانات الموجودة فيها بحيث لم تكن طريقة الإحداثيات قابلة للتطبيق عليها بشكل كبير!

الآن دعنا ننتقل إلى فئة أخرى أكثر أهمية من المشاكل:

حساب مسافة نقطة إلى خط

ماذا نحتاج؟

1. إحداثيات النقطة التي نبحث منها عن المسافة:

2. إحداثيات أي نقطة تقع على الخط

3. إحداثيات المتجه الموجه للخط المستقيم

ما هي الصيغة التي نستخدمها؟

ما يعنيه مقام هذا الكسر يجب أن يكون واضحًا لك: هذا هو طول المتجه الموجه للخط المستقيم. هذا هو البسط صعبة للغاية! التعبير يعني معامل (طول) المنتج المتجه للمتجهات وكيفية حساب منتج المتجه الذي درسناه في الجزء السابق من العمل. قم بتحديث معلوماتك، سنحتاجها كثيرًا الآن!

وبالتالي فإن خوارزمية حل المشكلات ستكون كما يلي:

1. نبحث عن إحداثيات النقطة التي نبحث عنها عن المسافة:

2. نحن نبحث عن إحداثيات أي نقطة على الخط الذي نبحث عنه المسافة:

3. بناء ناقل

4. إنشاء متجه موجه لخط مستقيم

5. حساب المنتج المتجه

6. نبحث عن طول المتجه الناتج:

7. احسب المسافة:

لدينا الكثير من العمل للقيام به، والأمثلة ستكون معقدة للغاية! والآن ركز كل انتباهك!

1. إعطاء بي-را-مي-دا مثلثًا قائمًا بقمة. مائة رو على أساس بي را مي دي متساوية، أنت متساوون. أوجد المسافة من الحافة الرمادية إلى الخط المستقيم، حيث تكون النقاط والحواف الرمادية ومن البيطرية.

2. أطوال الأضلاع والزاوية المستقيمة المحظورة par-ral-le-le-pi-pe-da متساوية وفقًا لذلك وأوجد المسافة من الأعلى إلى الخط المستقيم

3. في المنشور السداسي القائم، جميع الحواف متساوية، أوجد المسافة من نقطة إلى خط مستقيم

حلول:

1. نقوم بعمل رسم أنيق نضع عليه علامة على جميع البيانات:

لدينا الكثير من العمل لفعله! أولاً، أود أن أصف بالكلمات ما سنبحث عنه وبأي ترتيب:

1. إحداثيات النقاط و

2. إحداثيات النقطة

3. إحداثيات النقاط و

4. إحداثيات المتجهات و

5. منتجهم المتقاطع

6. طول المتجه

7. طول المنتج المتجه

8. المسافة من إلى

حسنًا، أمامنا الكثير من العمل! دعونا نصل إلى ذلك وأكمامنا مرفوعة!

1. لإيجاد إحداثيات ارتفاع الهرم، علينا معرفة إحداثيات النقطة، وتطبيقها هو صفر، وإحداثياتها يساوي طول القطعة المستقيمة، وبما أن ارتفاعها يساوي مثلث متساوي الأضلاع، فهو مقسم بنسبة، من الرأس، من هنا. وأخيراً حصلنا على الإحداثيات:

إحداثيات النقطة

2.- وسط القطعة

3.- وسط القطعة

منتصف القطعة

4. الإحداثيات

إحداثيات المتجهات

5. حساب المنتج المتجه:

6. الطول المتجه: أسهل طريقة للاستبدال هي أن تكون القطعة هي خط الوسط للمثلث، مما يعني أنها تساوي نصف القاعدة. لذا.

7. احسب طول المنتج المتجه:

8. وأخيراً نجد المسافة:

اه، هذا كل شيء! سأقول لك بصراحة: الحل لهذه المشكلة هو الطرق التقليدية(عن طريق البناء)، سيكون أسرع بكثير. ولكن هنا قمت بتقليص كل شيء إلى خوارزمية جاهزة! أعتقد أن خوارزمية الحل واضحة بالنسبة لك؟ لذلك سأطلب منك حل المشكلتين المتبقيتين بنفسك. دعونا نقارن الإجابات؟

مرة أخرى أكرر: حل هذه المشاكل من خلال الإنشاءات أسهل (أسرع) من اللجوء إليها طريقة التنسيق. لقد أوضحت طريقة الحل هذه فقط لأوضح لك طريقة عالمية تتيح لك "عدم الانتهاء من بناء أي شيء".

وأخيرا، النظر في الفئة الأخيرة من المشاكل:

حساب المسافة بين الخطوط المتقاطعة

هنا ستكون خوارزمية حل المشكلات مشابهة للخوارزمية السابقة. ما لدينا:

3. أي متجه يصل بين نقطتي السطر الأول والثاني:

كيف نجد المسافة بين الخطوط؟

الصيغة هي كما يلي:

البسط هو المعامل منتج مختلط(قدمناها في الجزء السابق)، والمقام كما في الصيغة السابقة (معامل حاصل ضرب المتجهات للمتجهات الموجهة للخطوط المستقيمة، المسافة التي نبحث عنها).

سأذكرك بذلك

ثم يمكن إعادة كتابة صيغة المسافة كـ:

هذا محدد مقسوم على محدد! رغم ذلك، بصراحة، ليس لدي وقت للنكات هنا! هذه الصيغة، في الواقع، هو مرهق للغاية ويؤدي إلى حد كبير حسابات معقدة. لو كنت مكانك، فلن ألجأ إليه إلا كملاذ أخير!

دعنا نحاول حل بعض المشكلات باستخدام الطريقة المذكورة أعلاه:

1. في المنشور الثلاثي القائم، الذي تكون جميع حوافه متساوية، أوجد المسافة بين الخطوط المستقيمة و.

2. بالنظر إلى المنشور الثلاثي القائم، فإن جميع حواف القاعدة تساوي القسم الذي يمر عبر ضلع الجسم وأضلاع se-re-di-well مربعة. أوجد المسافة بين الخطوط المستقيمة و

أنا أقرر الأول، وعلى أساسه أنت تقرر الثاني!

1. أرسم منشورًا وأضع علامة على الخطوط المستقيمة و

إحداثيات النقطة ج: إذن

إحداثيات النقطة

إحداثيات المتجهات

إحداثيات النقطة

إحداثيات المتجهات

إحداثيات المتجهات

\[\left((B,\overrightarrow (A(A_1)) \overrightarrow (B(C_1)) ) \right) = \left| (\begin(array)(*(20)(l))(\begin(array)(*(20)(c))0&1&0\end(array))\\(\begin(array)(*(20) (c))0&0&1\end(array))\\(\begin(array)(*(20)(c))(\frac((\sqrt 3 ))(2))&( - \frac(1) (2))&1\end(array))\end(array)) \right| = \frac((\sqrt 3 ))(2)\]

نحن نحسب المنتج المتجه بين المتجهات و

\[\overrightarrow (A(A_1)) \cdot \overrightarrow (B(C_1)) = \left| \begin(array)(l)\begin(array)(*(20)(c))(\overrightarrow i )&(\overrightarrow j )&(\overrightarrow k )\end(array)\\\begin(array )(*(20)(c))0&0&1\end(array)\\\begin(array)(*(20)(c))(\frac((\sqrt 3 ))(2))&( - \ فارك(1)(2))&1\end(array)\end(array) \right| - \frac((\sqrt 3 ))(2)\overrightarrow k + \frac(1)(2)\overrightarrow i \]

الآن نحسب طوله:

إجابة:

حاول الآن إكمال المهمة الثانية بعناية. والجواب عليه سيكون : .

الإحداثيات والمتجهات. وصف موجز والصيغ الأساسية

المتجه هو قطعة موجهة. - بداية المتجه - نهاية المتجه.
يُشار إلى المتجه بـ أو.

قيمه مطلقهالمتجه - طول القطعة التي تمثل المتجه. كما تدل.

إحداثيات المتجهات:

,
أين تقع نهايات المتجه \displaystyle a .

مجموع المتجهات: .

منتج المتجهات:

المنتج النقطي للمتجهات:

المنتج العددي للمتجهات يساوي منتجها القيم المطلقةبواسطة جيب تمام الزاوية بينهما:

كن طالبًا في YouClever،

الاستعداد لامتحان الدولة الموحدة أو امتحان الدولة الموحدة في الرياضيات،

ويمكنك أيضًا الوصول إلى كتاب YouClever المدرسي دون قيود...

طرق تحديد نظام الإحداثيات المستطيلة

كما هو معروف، يمكن تحديد نظام الإحداثيات المستطيلة على المستوى بثلاث طرق: الطريقة الأولى تحدد موقع مركز النظام - أي O، يرسم محور OX ويشير إلى اتجاهه الموجب، ويرسم محور OY عموديًا إلى محور OX، وفقًا لنوع النظام (يمينًا أو يسارًا)، تتم الإشارة إلى الاتجاه الإيجابي لمحور OY، ويتم ضبط مقياس الإحداثيات على طول المحاور.

إذا كانت هناك محاور إحداثية، لتحديد إحداثيات أي نقطة C، يجب عليك أولاً خفض الخطوط المتعامدة من هذه النقطة إلى محاور الإحداثيات ثم قياس طول هذه المتعامدات؛ طول العمودي على محور OX يساوي الإحداثي Y، وطول العمودي على محور OY يساوي إحداثي X للنقطة (الشكل 1).

بالإضافة إلى نظام XOY، يمكنك استخدام نظام X"O"Y الذي يتم الحصول عليه من نظام XOY عن طريق نقل أصل الإحداثيات إلى النقطة O" (Xo"=дx, Yo"=дy) وتدوير الإحداثيات المحاور في اتجاه عقارب الساعة بزاوية ب.

يتم تنفيذ الانتقال من XOY إلى X"O"Y" باستخدام الصيغ:

للانتقال العكسي، يتم استخدام الصيغ التالية:

• الطريقة الثانية: يتم رسم نظامين متعامدين من الخطوط المتوازية؛ المسافات بين الخطوط هي نفسها، وتعتبر هذه الخطوط موازية لمحاور الإحداثيات، ويتم تسمية كل خط بقيمة الإحداثيات المقابلة (يتم الحصول على شبكة إحداثيات).
• تشير الطريقة الثالثة إلى القيم العددية لإحداثيات نقطتين ثابتتين.

الطريقة الأولى مقبولة بشكل عام؛ في الجيوديسيا، تحدد هذه الطريقة نظام مناطق من الإحداثيات الغوسية المستطيلة.

على الخرائط الطبوغرافيةوالخطط، يتم تحديد نظام الإحداثيات المستطيل الغوسي بالطريقة الثانية.

أما على الأرض، فيتم تحديد نظام الإحداثيات المستطيلة بالطريقة الثالثة؛ يمكنك دائمًا العثور على عدة نقاط جيوديسية ذات إحداثيات معروفة وتحديد موضع النقاط الجديدة بالنسبة لهذه النقاط عن طريق إجراء أي قياسات.

ثلاثة أبعاد أولية

يمكنك قياس الزوايا والمسافات على المستوى.

الزاوية ثابتة بثلاث نقاط: النقطة الأولى هي رأس الزاوية، والنقطتان الأخريان تحددان اتجاهي الضلعين الأول والثاني من الزاوية. في أبسط الحالات، هناك نقطة واحدة على الأقل من أصل ثلاثة ليس لها إحداثيات، أي أنها قابلة للتعريف؛ وبشكل عام يمكن تحديد نقطة واحدة أو نقطتين أو الثلاث جميعاً.

يتم تحديد المسافة بنقطتين، وبشكل عام يمكن تحديد نقطة واحدة أو كليهما.

يناقش هذا القسم أبسط الحالات، عند إجراء قياس زاوية أو مسافة لتحديد إحداثيات نقطة واحدة. نظرًا لأنه عند قياس الزاوية، يمكن تحديد النقطة التي يتم تحديدها إما عند قمة الزاوية أو على أحد جوانبها، فمن وجهة نظرنا على المستوى هناك ثلاثة قياسات مختلفة، والتي سنسميها أولية.

يتم قياس الزاوية b عند النقطة A بإحداثيات معروفة X4، Y4 بين الاتجاه بزاوية اتجاه معروفة bAB والاتجاه إلى النقطة المحددة P (الشكل 2).

يتم الحصول على زاوية الاتجاه b للاتجاه AP بواسطة الصيغة

بالنسبة للخط المستقيم AP، الذي يسمى خط موضع النقطة P، يمكننا كتابة معادلة في نظام XOY:

في هذه المعادلة، X وY هما إحداثيات أي نقطة على الخط، بما في ذلك النقطة P، ولكن للعثور على إحداثيين للنقطة P، فإن معادلة واحدة من هذا القبيل ليست كافية.

تقاس المسافة S من النقطة A ذات الإحداثيات المعروفة XA, YA إلى النقطة المحددة P. ومن المعلوم من مقرر الهندسة أن النقطة P تقع على دائرة نصف قطرها S مرسومة حول النقطة A، وتسمى خط موضع النقطة ف (الشكل 3). معادلة الدائرة هي :

في هذه المعادلة، X وY هما إحداثيات أي نقطة على الدائرة، بما في ذلك النقطة P، ولكن للعثور على إحداثيين لنقطة ما، فإن معادلة واحدة من هذا القبيل ليست كافية.

يتم قياس الزاوية b عند نقطة محددة P بين اتجاهي نقطتين لهما إحداثيات معروفة؛ تمت مناقشة هذا القياس في القسم 8.

يمكن العثور على إحداثيات X وY للنقطة P من حل مشترك لمعادلتين، لذلك، بأخذ أي مجموعة من ثلاثة أبعاد في اثنين، نحصل على أبسط الطرق لتحديد إحداثيات نقطة ما، تسمى التقاطعات الجيوديسية: معادلتان للنقطة P النوع (2.4) - تقاطع زاوي مستقيم، معادلتان من النوع (2.5) - تقاطع خطي، معادلة واحدة من النوع (2.4) ومعادلة واحدة من النوع (2.5) تقاطع قطبي، قياسان للزوايا عند النقطة المحددة - معكوس تقاطع زاوية.

تسمى المجموعات المتبقية من القياسات بالشقوق المجمعة.

كل من الأبعاد الأولية الثلاثة هو ثابت فيما يتعلق بأنظمة الإحداثيات، مما يجعل من الممكن حل الرقيق في رسومات مختلفة عن طريق تحديد موضع النقطة P بالنسبة إلى النقطتين الثابتتين A و B بيانياً.

إحدى الطرق التحليلية لحل التقاطعات هي حساب إحداثيات النقطة التي يتم تحديدها. يمكن إجراؤها من خلال حل نظام من معادلتين يتوافقان مع القياسات التي تم إجراؤها، أو من خلال حل مثلث تكون رؤوسه نقطتي بداية ونقطة محددة (للإيجاز، سنسمي هذه الطريقة طريقة المثلث).

في أي بناء جيوديسي، من المعتاد التمييز بين ثلاثة أنواع من البيانات: البيانات الأولية (إحداثيات النقاط الأولية، زوايا الاتجاه للاتجاهات الأولية، وما إلى ذلك)؛ غالبًا ما يُفترض أن هذه البيانات عبارة عن عناصر مُقاسة خالية من الأخطاء؛ عادةً ما يكون كل عنصر مُقاس مصحوبًا بقيمة متوسط ​​مربع خطأ القياس، أو العناصر غير المعروفة (أو المحددة)؛ ويجب العثور على هذه العناصر باستخدام خوارزمية مطورة خصيصًا، ويتم الحصول على قيمها مع بعض الأخطاء، اعتمادًا على أخطاء القياس وهندسة البناء المحدد.

الشق القطبي

في التقاطع القطبي، البيانات الأولية هي إحداثيات النقطة A وزاوية الاتجاه AB (أو إحداثيات النقطة B)، والعناصر المقاسة هي الزاوية الأفقية b (جذر متوسط ​​مربع الخطأ لقياس الزاوية mв) والمسافة S (الخطأ النسبي لقياسها mS / S = 1 / T )، والعناصر غير المعروفة هي إحداثيات X وY للنقطة P (الشكل 4).

بيانات الإدخال: XA، YA، BAB

العناصر المقاسة: V، S

عناصر غير معروفة: X، Y

الحل الرسومي. من الاتجاه AB، استخدم المنقلة لرسم الزاوية B ورسم خط مستقيم AQ، ثم ارسم قوسًا دائريًا نصف قطره S حول النقطة A على مقياس الرسم (مخطط أو خريطة)؛ نقطة تقاطع الخط المستقيم مع القوس هي النقطة المطلوبة P.

الحل التحليلي. زاوية الاتجاه b للخط AP تساوي:

لنكتب معادلات الخط المستقيم AP - الصيغة (4) ودائرة نصف قطرها S حول النقطة A - الصيغة (5):

للعثور على إحداثيات X وY للنقطة P، عليك حل هاتين المعادلتين معًا كنظام. لنعوض بالقيمة (Y - YA) من المعادلة الأولى في المعادلة الثانية ونضع (X - XA) 2 بين القوسين:

(X - XA) 2 * (1 + ظا2 ب)= S2.

نستبدل التعبير (1 + tan2b) بـ 1 / Cos2b ونحصل على:

(X - XA) 2 = S2 * Cos2b، حيث X - XA = S* Cosb.

عوض بهذه القيمة في المعادلة الأولى (6) واحصل على:

ص - يا = س * سنب.

تسمى الاختلافات بين الإحداثيات (X - XA) و (Y - YA) عادةً بالزيادات وترمز إلى DX وDY.

وبالتالي، يتم حل الشق القطبي بشكل فريد باستخدام الصيغ:

تنسيق التثليث

مشكلة جيوديسية مباشرة على متن الطائرة

هناك مشكلتان قياسيتان في الجيوديسيا: المشكلة الجيوديسية المباشرة على المستوى والمشكلة الجيوديسية العكسية على المستوى.

المشكلة الجيوديسية المباشرة هي حساب الإحداثيات X2، Y2 للنقطة الثانية، إذا كانت الإحداثيات X1، Y1 للنقطة الأولى معروفة، وزاوية الاتجاه b وطول S للخط الذي يربط هذه النقاط معروفة. المشكلة الجيوديسية المباشرة هي جزء من التقاطع القطبي، وصيغ حلها مأخوذة من مجموعة الصيغ (7):

مشكلة جيوديسية معكوسة على متن الطائرة

المشكلة الجيوديسية العكسية هي حساب زاوية الاتجاه b وطول S للخط الذي يصل بين نقطتين بإحداثيات معروفة X1 وY1 وX2 وY2 (الشكل 5).

دعونا نبني على القطعة 1-2، كما في الوتر، مثلثًا قائمًا بأرجل موازية لمحاور الإحداثيات. في هذا المثلث، الوتر يساوي S، والأضلاع تساوي زيادات إحداثيات النقطتين 1 و 2 (ДX = X2 - X1، ДY = Y2 - Y1)، وإحدى الزوايا الحادة تساوي الزاوية الحادة. النقطة ص من السطر 1-2.

إذا كان D X 00 و D Y 00، فإننا نحل المثلث باستخدام الصيغ المعروفة:

لهذا الشكل فإن اتجاه الخط 1-2 يقع في الربع الثاني، وبناء على (22) نجد:

يتضمن الإجراء العام لإيجاد زاوية الاتجاه للخط 1-2 عمليتين: تحديد رقم الربع من خلال علامات زيادات الإحداثيات D>X وDY، وحساب b باستخدام صيغ الاتصال (22) وفقًا لرقم الربع.

التحكم في صحة الحسابات هو تحقيق المساواة:

إذا كانت DX = 0.0، فإن S = iДYii؛

وb = 90o 00 "00" لـ DY > 0،

ب = 270o 00" 00" عند DY< 0.

إذا كانت DY = 0.0، فإن S = iДXi

وb = 0o 00 "00" لـ DX > 0،

ب = 180 درجة 00 "00" عند DX< 0.

لحل المسألة العكسية آلياً (في برامج الحاسوب)، يتم استخدام خوارزمية أخرى لا تحتوي على ظل الزاوية وتستبعد احتمال القسمة على صفر:

إذا ДY => 0o، فإن b = a،

إذا دي< 0o, то б = 360o - a.

شريف الزاوية المستقيمة

أولاً، دعونا نفكر في ما يسمى بالحالة العامة لتقاطع زاوية مستقيمة، عندما يتم قياس الزاويتين b1 وb2 عند نقطتين بإحداثيات معروفة، كل واحدة من اتجاهها بزاوية اتجاهية معروفة (الشكل 6).

البيانات الأولية: XA، YA، bAC،

العناصر المُقاسة: v 1, v2

عناصر غير معروفة: X، Y

إذا لم يتم تحديد bAC وbBD بشكل صريح، فأنت بحاجة إلى حل المشكلة الجيوديسية العكسية أولاً بين النقطتين A وC ثم بين النقطتين B وD.

الحل الرسومي. من الاتجاه AC، استخدم المنقلة لعمل زاوية b1 ورسم خط مستقيم AP؛ من الاتجاه BD، ضع الزاوية b2 جانبًا وارسم خطًا مستقيمًا BP؛ نقطة تقاطع هذه الخطوط هي النقطة المطلوبة P.

الحل التحليلي. نقدم الخوارزمية المتغيرة المقابلة للحالة العامة للشق:

حساب زوايا الاتجاه للخطوط AP وBP

اكتب معادلتين لخطين مستقيمين

لخط AP Y - YA= tgb1 * (X - XA)، لخط BP Y - YB= tgb2 * (X - XB) (2.16)

حل نظام المعادلتين وحساب الإحداثيات المجهولة X و Y:

تعتبر حالة خاصة من درجة الزاوية المستقيمة هي الحالة عندما يتم قياس الزاويتين b1 و b2 من الاتجاهين AB و BA، وتكون الزاوية b1 على اليمين، والزاوية b2 على اليسار (في الحالة العامة للسن، تكون كلا الزاويتين اليسار) - الشكل. 7.

إن حل تقاطع زاوية مستقيمة باستخدام طريقة المثلث يتوافق مع حالة خاصة من التقاطع. سيكون الإجراء الخاص بحل هذا كما يلي: حل المشكلة العكسية بين النقطتين A و B والحصول على زاوية الاتجاه bAB والطول b للخط AB، وحساب الزاوية r عند الرأس P، والتي تسمى زاوية الشق،

باستخدام نظرية الجيب للمثلث APB:

احسب أطوال الجانبين AP (S1) وBP (S2)، واحسب زاويتي الاتجاه b1 وb2:

حل مشكلة مباشرة من النقطة A إلى النقطة P وللتحكم - من النقطة B إلى النقطة P.

لحساب إحداثيات X وY في الحالة الخاصة لتقاطع زاوية مستقيمة، يمكنك استخدام صيغ يونغ:

من الحالة العامةمع الرقيق الزاوي المستقيم، من السهل الانتقال إلى حالة خاصة؛ للقيام بذلك، تحتاج أولاً إلى حل المشكلة الجيوديسية العكسية بين النقطتين A وB والحصول على زاوية الاتجاه bAB للخط AB ثم حساب الزوايا في المثلث APB عند الرؤوس A وB

BAP = bAB - (bAC + b1) وABP = (bBD + b2) - bBA.

بالنسبة للحسابات الآلية، فإن جميع الطرق المدروسة لحل تقاطعات الزاوية القائمة غير ملائمة لأسباب مختلفة. تتضمن إحدى الخوارزميات المحتملة لحل الحالة العامة للإحراز على الكمبيوتر الإجراءات التالية: حساب زوايا الاتجاه b1 وb2، وإدخال نظام الإحداثيات المحلي X"O"Y" مع الأصل عند النقطة A ومع O"X المحور الموجه على طول الخط AP، وإعادة حساب إحداثيات النقطتين A و B وزاويتي الاتجاه b1 و b2 من نظام XOY إلى نظام X"O"Y" (الشكل 8):

س"أ = 0، ص"أ = 0،

(24) كتابة معادلات الخطين AP و BP في نظام X"O"Y":

والحل المشترك لهذه المعادلات:

تحويل إحداثيات X" و Y" من نظام X"O"Y" إلى نظام XOY:

بما أن Ctgb2" = - Ctgg وزاوية الشق r تكون دائمًا أكبر من 0°، فإن الحل (27) موجود دائمًا.

الرقيق الخطي

من النقطة A ذات الإحداثيات المعروفة XA، YA، يتم قياس المسافة S1 إلى النقطة المحددة P، ومن النقطة B ذات الإحداثيات المعروفة XB، YB، يتم قياس المسافة S2 إلى النقطة P.

الحل الرسومي. لنرسم دائرة حول النقطة A بنصف القطر S1 (على مقياس الرسم)، وحول النقطة B - دائرة بنصف القطر S2؛ نقطة تقاطع الدوائر هي النقطة المطلوبة؛ للمشكلة حلان، حيث أن دائرتين تتقاطعان عند نقطتين (الشكل 9).

بيانات الإدخال: XA، YA، XB، YB،

العناصر المقاسة: S1، S2،

عناصر غير معروفة: X، Y.

الحل التحليلي. دعونا نفكر في خوارزميتين للحل التحليلي، واحدة للحساب اليدوي (باستخدام طريقة المثلث) والأخرى للحساب الآلي.

تتكون خوارزمية العد اليدوي من الخطوات التالية:

حل المشكلة الجيوديسية العكسية بين النقطتين A وB والحصول على زاوية الاتجاه bAB والطول b للخط AB، وحساب الزاويتين b1 وb2 في المثلث ABP باستخدام نظرية جيب التمام:

حساب زاوية التقاطع ص

حساب زوايا الاتجاه للجانبين AP و BP:

النقطة P على يمين السطر AB

النقطة P على يسار السطر AB

حل المشكلات الجيوديسية المباشرة من النقطة A إلى النقطة P ومن النقطة B إلى النقطة P:

الحل الأول

الحل الثاني

يجب أن تكون نتائج كلا الحلين هي نفسها.

تتكون خوارزمية الحل الآلي للتقاطع الخطي من الإجراءات التالية: حل المشكلة الجيوديسية العكسية بين النقطتين A و B والحصول على زاوية الاتجاه bAB والطول b للخط AB، وإدخال نظام الإحداثيات المحلي X"O"Y " مع نقطة الأصل عند النقطة A والمحور O"X" الموجه على طول الخط AB وإعادة حساب إحداثيات النقطتين A و B من نظام XOY إلى نظام X"O"Y":

كتابة معادلات الدوائر في نظام X"O"Y:

والحل المشترك لهذه المعادلات والذي يتضمن فتح الأقواس في المعادلة الثانية وطرح المعادلة الثانية من الأولى:

إذا كانت النقطة المطلوبة على يسار السطر AB، ففي الصيغة (39) يتم أخذ علامة "-"، إذا كانت على اليمين، ثم "+".

تحويل إحداثيات X" و Y" للنقطة P من نظام X"O"Y" إلى نظام XOY باستخدام الصيغ (2):

الشق العكسي

تشمل القياسات الأولية أيضًا قياس الزاوية عند نقطة محددة P بين الاتجاهين إلى النقطتين A وB بإحداثيات معروفة XA وYA وXB وYB (الشكل 10). ومع ذلك، يبدو أن هذا القياس معقد للغاية من الناحية النظرية، لذلك سننظر فيه بشكل منفصل.

لنرسم دائرة تمر بثلاث نقاط A وB وP دورة المدرسةتعلم الهندسة أن الزاوية التي رأسها على الدائرة تقاس بنصف القوس الذي تقع عليه. يتم قياس الزاوية المركزية المبنية على نفس القوس بالقوس بأكمله، وبالتالي ستكون مساوية لـ 2c (الشكل 10).

من المفترض أن تكون المسافة b بين النقطتين A وB معروفة، ومن المثلث الأيمن FCB يمكن إيجاد نصف قطر الدائرة R:

معادلة الدائرة هي :

حيث XC وYC هما إحداثيات مركز الدائرة. ويمكن حسابها عن طريق حل إما تقاطع زاوي أو خطي مستقيم من النقطتين A وB إلى النقطة C. في المعادلة (42)، X وY هما إحداثيات أي نقطة على الدائرة، بما في ذلك النقطة P، ولكن لإيجاد إحداثيتين النقطة P واحدة مثل هذه المعادلة ليست كافية.

التقاطع الزاوي العكسي هو وسيلة لتحديد إحداثيات النقطة P من زاويتين b1 و b2، ويتم قياسها عند النقطة المحددة P بين اتجاهات ثلاث نقاط ذات إحداثيات معروفة A، B، C (الشكل 11).

الحل الرسومي. دعونا نقدم طريقة بولوتوف لحل تقاطع الزاوية العكسية بيانياً. على ورقة شفافة (ورقة البحث عن المفقودين) تحتاج إلى بناء زوايا b1 و b2 مع قمة مشتركة P؛ ثم ضع ورقة التتبع على الرسم، وحركها، تأكد من أن اتجاهات الزوايا الموجودة على ورقة التتبع تمر عبر النقاط A، B، C في الرسم؛ قم بتثبيت النقطة P من ورقة البحث عن المفقودين على الرسم.

بيانات المصدر: XA، YA، XB،

العناصر المقاسة: v1، v2.

عناصر غير معروفة: X، Y.

الحل التحليلي. يتضمن الحل التحليلي لتقاطع الزاوية العكسية تحلله إلى مشاكل أبسط، على سبيل المثال، إلى تقاطعات زاوية مستقيمة وخطية واحدة، أو إلى 3 تقاطعات خطية، وما إلى ذلك. هناك أكثر من 10 طرق للحل التحليلي معروفة، لكننا سننظر في طريقة واحدة فقط - من خلال الحل المتسلسل لثلاث درجات خطية.

لنفترض أن موضع النقطة P معروف، ونرسم دائرتين: واحدة نصف قطرها R1 عبر النقاط A وB وP وأخرى نصف قطرها R2 عبر النقاط B وC وP (الشكل 11). نحصل على نصف قطر هذه الدوائر باستخدام الصيغة (41):

إذا كانت إحداثيات مراكز الدوائر - النقطتان O1 و O2 - معروفة، فيمكن تحديد إحداثيات النقطة P باستخدام صيغ التقاطع الخطي: من النقطة O1 بالمسافة R1 ومن النقطة O2 - بالمسافة R2.

يمكن العثور على إحداثيات المركز O1 باستخدام صيغ التقاطع الخطي من النقطتين A و B على طول المسافات R1، ومن الحلين عليك أن تأخذ الحل الذي يتوافق مع قيمة الزاوية in1: إذا in1<90o, то точка O1 находится справа от линии AB, если в1>90 درجة، ثم النقطة O1 تقع على يسار الخط AB.

تم العثور على إحداثيات المركز O2 باستخدام صيغ التقاطع الخطي من النقطتين B وC على طول المسافات R2، ويتم اختيار حل واحد من بين حلين محتملين وفقًا لنفس القاعدة: إذا كان in2<90o, то точка O2 находится справа от линии BC, если в2>90 درجة، ثم النقطة O2 على يسار الخط BC.

ليس للمشكلة حل إذا كانت النقاط الأربع A وB وC وP تقع على نفس الدائرة، حيث أن الدائرتين تندمجان في دائرة واحدة، ولا توجد نقاط تقاطع.

الرقيق مجتمعة

في الطرق المدروسة لحل الرقيق، تم أخذ عدد القياسات ليكون في حده الأدنى نظرياً (قياسان) لضمان الحصول على النتيجة.

في الممارسة العملية، للعثور على إحداثيات X و Y لنقطة واحدة، كقاعدة عامة، لا يتم إجراء قياسين، ولكن ثلاثة أو أكثر من قياسات المسافات والزوايا، ويتم إجراء هذه القياسات عند نقاط البداية وعند تلك التي يتم تحديدها؛ تسمى هذه الرقيق مجتمعة. ومن الواضح أنه في هذه الحالة يصبح من الممكن التحكم في القياسات، بالإضافة إلى زيادة دقة حل المشكلة.

يُطلق على كل بُعد يتم إدخاله في مشكلة ما يتجاوز الحد الأدنى النظري للكمية اسم زائد عن الحاجة؛ فهو يولد حلاً إضافيًا واحدًا. عادةً ما تسمى التقاطعات الجيوديسية التي لا تحتوي على قياسات زائدة عن الحاجة مفردة، وتسمى التقاطعات ذات القياسات الزائدة عن الحاجة متعددة.

إذا كانت هناك قياسات زائدة عن الحاجة، يتم حساب المجهول باستخدام طريقة التعديل. تُستخدم خوارزميات المعادلة الصارمة للتقاطعات المتعددة في الحسابات الحاسوبية الآلية؛ بالنسبة للعد اليدوي، يتم استخدام طرق تعديل مبسطة.

تتضمن الطريقة المبسطة لضبط أي تقاطع متعدد (قياسات n) أولاً إنشاء وحل جميع المتغيرات المحتملة للتقاطعات الفردية المستقلة (عددها n-1)، ثم حساب متوسط ​​قيم إحداثيات النقطة من جميع النتائج التي تم الحصول عليها ، إذا اختلفوا عن بعضهم البعض إلى القيمة المسموح بها.

خطأ في موضع النقطة

في الفضاء أحادي البعد (على الخط)، يتم تحديد موضع النقطة بقيمة إحداثي X واحد، وخطأ موضع النقطة Mp يساوي متوسط ​​مربع الخطأ mx لهذا الإحداثي. يمكن أن يكون الموضع الحقيقي للنقطة في الفترة (X - t * mx) - (X + t * mx)، أي في كلا الاتجاهين من قيمة X؛ ومن الناحية العملية، عادة ما يتم ضبط عامل t على 2.0 أو 2.50.

في الفضاء ثنائي الأبعاد (على السطح)، يتم تحديد موضع نقطة بقيم إحداثيتين، ويجب أن يعطى خطأ موضع النقطة بكميتين: الاتجاه وخطأ الموضع في هذا الاتجاه . الشكل الهندسي، والتي يقع فيها الموضع الحقيقي للنقطة، قد يكون أشكال مختلفة; وفي الحالة الخاصة عندما يكون الخطأ في موضع نقطة ما في جميع الاتجاهات هو نفسه، يتم الحصول على دائرة نصف قطرها R = Mp.

يتم الحصول على موضع نقطة في بعدين عند تقاطع خطي موضع. بالنسبة للمسافة المقاسة S، يكون خط الموضع عبارة عن دائرة نصف قطرها S ومركزها عند نقطة البداية A (الشكل 2.12أ)؛ للزاوية المقاسة ب مع قمة الرأس عند نقطة البداية أ - خط مستقيم مرسوم بزاوية ب إلى خط البداية أب (الشكل 2.12 ب).

بسبب أخطاء القياس، من الضروري إدخال مفهوم "نطاق الموقع". بالنسبة للمسافة S المقاسة بمتوسط ​​خطأ مربع ms هو حزام دائري (حلقة) بعرض 2 * ms بين دائرتين من نصف القطر (S - ms) و (S + ms)؛ بالنسبة للزاوية b، المقاسة بخطأ mв، فهي مثلث ضيق رأسه عند النقطة A وزاوية عند قمة الرأس 2 * mв. خط موضع النقطة هو محور تناظر شريط الموضع (الشكل 12).

أرز. 12. خط الموضع و"شريط الموضع" للنقطة P: أ) للمسافة المقاسة، ب) للزاوية المقاسة.

دعونا نقدم مفهوم "متجه خطأ القياس" ونشير إليه بالرمز V. بالنسبة للمسافة المقاسة، يتم توجيه المتجه Vs على طول الخط AP (مباشرة أو عكسية) وله معامل مقابل = مللي ثانية؛ بالنسبة للزاوية المقاسة، يتم توجيه المتجه Vв بشكل عمودي على الخط AP (على يساره أو يمينه) وله معامل nв = S * mв / s، حيث S = A * P.

النقطة P، التي تقع عند تقاطع خطي موضع، هي مركز الموضع 4-gon المتكون عند تقاطع خطي موضع (الشكل 13).

أرز. 13.4 - زاوية الموضع: أ) في الشق الخطي، ب) في الشق الزاوي الأيمن،

يمكن اعتبار هذا المضلع الأربعة الأولي متوازي أضلاع، حيث يمكن استبدال أقواس الدوائر ضمن حدوده بأجزاء من الظلال، والجوانب المتباينة للزاوية بأجزاء من الخطوط المستقيمة الموازية لخط الموضع. المسافات من النقطة P إلى حدود المضلع الرابع ليست هي نفسها، مما يشير إلى أن أخطاء موضع النقطة P تختلف في اتجاهات مختلفة.

تقسم خطوط الموضع الموضع 4-gon إلى 4 أجزاء متساوية، والتي نسميها متوازيات الأضلاع الخطأ بزوايا عند القمم r و(180o - z)، حيث r (180o - z) هي الزاوية بين متجهي الخطأ V1 وV2. نظرًا لأن ارتفاعات متوازيات الأضلاع للأخطاء تساوي عدديًا وحدات المتجهين n1 و n2، يتم الحصول على جوانب متوازيات الأضلاع وفقًا للصيغ المعروفة:

باستخدام الجوانب المعروفة لمتوازي الأضلاع الخطأ والزاوية بينهما r (180o - r) يمكننا حساب طول قطريه: القصير - d1 والطويل - d2:

وبالتالي، يتم التعبير عن الخطأ في موضع النقطة في ستة اتجاهات (الشكل 14) بصيغ بسيطة؛ بالنسبة لجميع الاتجاهات الأخرى ستكون الصيغ أكثر تعقيدًا.

للحصول على خاصية معممة لدقة تحديد النقطة P، يجب أن يكون لديك بعض القيمة المتوسطة للخطأ في موضع النقطة P، والتي يمكن حسابها: مثل نصف قطر الدائرة R، ومساحتها (p * R2) تساوي مساحة متوازي الأضلاع لموضع النقطة P (4 * a * b * Sing)،

كخطأ موضعي في “الاتجاه الأضعف” تزامناً مع اتجاه القطر الطويل:

كمربع متوسط ​​​​الأقطار الطويلة والقصيرة لمتوازي الأضلاع الخطأ:

من الناحية العملية، يتم استخدام الخيار الثالث في كثير من الأحيان أكثر من غيره، حيث يمكن بسهولة الحصول على صيغ لتقييم دقة أي درجة واحدة:

الشق القطبي (الشكل 4):

درجة الزاوية المستقيمة (الشكل 6، 7):

الشق الخطي (الشكل 9):

الإحراز الزاوي العكسي (الشكل 11).

في هذه الدرجة، يجب أن يحتوي الجانب الأيمن من صيغة خطأ موضع النقطة P على ثلاثة مصطلحات:

خطأ التقاطع الخطي للنقطة O1 من النقطتين الأوليين A و B (mO1)، خطأ التقاطع الخطي للنقطة O2 من النقطتين الأوليين B و C (mO2)، خطأ التقاطع الخطي للنقطة P من النقطتين O1 و O2 (mP)،

وتعتمد زاوية الشق r على الموقع النسبي للخطين BC وBA والزاويتين b1 وb2؛ للشكل. 11 يتم حساب هذه الزاوية بالصيغة:

في العديد من الحالات العملية، يكفي افتراض أن الموضع الحقيقي للنقطة P هو داخل دائرة نصف قطرها MP ومركزها عند النقطة P. في النظرية الصارمة، يسمى المعيار المدروس بالخطأ الشعاعي. وبالإضافة إلى ذلك، تستخدم هذه النظرية أكثر من ذلك معايير معقدة، مثل "القطع الناقص الخطأ" (منحنى الترتيب الثاني)، "بودر القطع الناقص الخطأ" (منحنى الترتيب الرابع)، وما إلى ذلك.

عندما يكون عدد القياسات n > 2 (تقاطعات متعددة)، يتم الحصول على النقطة P عند تقاطع خطوط الموضع n المقابلة لقيم القياس المعدلة؛ خطوط الموضع، المتقاطعة، تشكل 2 * n-gon. سيتم تحديد أكبر خطأ في موضع النقطة P من خلال المسافة من النقطة P إلى قمة هذا المضلع الأبعد عنها. ومن الشكل 14-ب يتضح دور البعد الثالث في تقليل الخطأ في موضع النقطة P؛ بالمناسبة، في هذا الشكل، القياس الثاني ليس له أي تأثير تقريبًا على قيمة خطأ موضع النقطة.

نظام الإحداثيات المستطيلة

لتحديد مفهوم إحداثيات النقاط، نحتاج إلى إدخال نظام الإحداثيات الذي سنحدد إحداثياته. نفس النقطة في أنظمة الإحداثيات المختلفة يمكن أن يكون لها إحداثيات مختلفة. هنا سننظر في نظام الإحداثيات المستطيل في الفضاء.

لنأخذ نقطة $O$ في الفضاء ونقدم الإحداثيات $(0,0,0)$ لها. دعنا نسميها أصل نظام الإحداثيات. دعونا نرسم ثلاثة محاور متعامدة بشكل متبادل $Ox$، $Oy$ و $Oz$ من خلالها، كما في الشكل 1. ستسمى هذه المحاور بالمحاور الإحداثية والإحداثية والتطبيقية، على التوالي. كل ما تبقى هو إدخال المقياس على المحاور (قطعة الوحدة) - نظام الإحداثيات المستطيل في الفضاء جاهز (الشكل 1)

الشكل 1. نظام الإحداثيات المستطيلة في الفضاء. Author24 - تبادل أعمال الطلاب عبر الإنترنت

إحداثيات النقطة

والآن دعونا نلقي نظرة على كيفية تحديد إحداثيات أي نقطة في مثل هذا النظام. لنأخذ نقطة عشوائية $M$ (الشكل 2).

لنقم ببناء متوازي مستطيلات على محاور الإحداثيات، بحيث تكون النقطتان $O$ و$M$ مقابلان لرؤوسه (الشكل 3).

الشكل 3. بناء متوازي مستطيلات. Author24 - تبادل أعمال الطلاب عبر الإنترنت

بعد ذلك سيكون للنقطة $M$ إحداثيات $(X,Y,Z)$، حيث $X$ هي القيمة على محور الرقم $Ox$، و$Y$ هي القيمة على محور الرقم $Oy$، و$Z $ هي القيمة على محور الرقم $Oz$.

مثال 1

من الضروري إيجاد حل للمشكلة التالية: اكتب إحداثيات رؤوس متوازي السطوح الموضح في الشكل 4.

حل.

النقطة $O$ هي أصل الإحداثيات، وبالتالي $O=(0,0,0)$.

تقع النقاط $Q$ و$N$ و$R$ على المحاور $Ox$ و$Oz$ و$Oy$، على التوالي، وهو ما يعني

$Q=(2,0,0)$, $N=(0,0,1.5)$, $R=(0,2.5,0)$

تقع النقاط $S$ و$L$ و$M$ في المستويات $Oxz$ و$Oxy$ و$Oyz$، على التوالي، وهو ما يعني

$S=(2,0,1.5)$, $L=(2,2.5,0)$, $R=(0,2.5,1.5)$

النقطة $P$ لها إحداثيات $P=(2,2.5,1.5)$

إحداثيات المتجهات بناءً على نقطتين وصيغة البحث

لمعرفة كيفية العثور على متجه من إحداثيات نقطتين، عليك أن تأخذ في الاعتبار نظام الإحداثيات الذي قدمناه سابقًا. فيه، من النقطة $O$ في اتجاه محور $Ox$، نرسم متجه الوحدة $\overline(i)$، في اتجاه محور $Oy$ - متجه الوحدة $\overline(j) $، ويجب توجيه متجه الوحدة $\overline(k) $ على طول المحور $Oz$.

من أجل تقديم مفهوم الإحداثيات المتجهة، نقدم النظرية التالية (لن نتناول برهانها هنا).

النظرية 1

يمكن توسيع المتجه التعسفي في الفضاء إلى أي ثلاثة نواقل لا تقع في نفس المستوى، وسيتم تحديد المعاملات في مثل هذا التوسع بشكل فريد.

رياضيا يبدو مثل هذا:

$\overline(δ)=m\overline(α)+n\overline(β)+l\overline(γ)$

نظرًا لأن المتجهات $\overline(i)$ و$\overline(j)$ و$\overline(k)$ مبنية على محاور الإحداثيات لنظام إحداثيات مستطيل، فمن الواضح أنها لن تنتمي إلى نفس المستوى. هذا يعني أن أي متجه $\overline(δ)$ في نظام الإحداثيات هذا، وفقًا للنظرية 1، يمكن أن يأخذ الشكل التالي

$\overline(δ)=m\overline(i)+n\overline(j)+l\overline(k)$ (1)

حيث $n,m,l∈R$.

التعريف 1

سيتم تسمية المتجهات الثلاثة $\overline(i)$ و$\overline(j)$ و$\overline(k)$ بالمتجهات الإحداثية.

التعريف 2

سيتم تسمية المعاملات الموجودة أمام المتجهات $\overline(i)$ و$\overline(j)$ و$\overline(k)$ في التوسعة (1) بإحداثيات هذا المتجه في نظام الإحداثيات الذي قدمناه ، إنه

$\overline(δ)=(م,ن,ل)$

العمليات الخطية على المتجهات

النظرية 2

نظرية المجموع: يتم تحديد إحداثيات مجموع أي عدد من المتجهات من خلال مجموع إحداثياتها المقابلة.

دليل.

سوف نثبت هذه النظرية لمتجهين. بالنسبة لثلاثة متجهات أو أكثر، يتم إنشاء الدليل بطريقة مماثلة. دع $\overline(α)=(α_1,α_2,α_3)$, $\overline(β)=(β_1,β_2 ,β_3)$.

يمكن كتابة هذه المتجهات على النحو التالي

$\overline(α)=α_1\overline(i)+ α_2\overline(j)+α_3\overline(k)$, $\overline(β)=β_1\overline(i)+ β_2\overline(j)+ β_3\overline(ك)$

إذا تم إعطاء نقطة معينة A على المستوى الإحداثي وكان من الضروري تحديد إحداثياتها، فسيتم ذلك على النحو التالي. يتم رسم خطين مستقيمين من خلال النقطة A: أحدهما موازي للمحور y والآخر - x. الخط المستقيم الموازي للمحور y يتقاطع مع المحور السيني (المحور السيني). نقطة تقاطع المحور والخط هي الإحداثي x للنقطة A. الخط الموازي للمحور x يتقاطع مع المحور y. نقطة تقاطع المحور والخط هي الإحداثي y للنقطة A. على سبيل المثال، إذا كان الخط الموازي لـ y يتقاطع مع المحور x عند النقطة -5، والخط الموازي لـ x يتقاطع مع المحور y عند النقطة 2.3، فإن إحداثيات النقطة A تُكتب على النحو التالي: A (–5; 2.3) .

يتم حل المشكلة العكسية، عندما تحتاج إلى رسم نقطة عند إحداثيات معينة، بطريقة مماثلة. من خلال النقاط التي تساوي قيمها الإحداثيات المعطاة، يتم رسم خطوط على المحورين x و y، موازية لبعضها البعض: من خلال الإحداثي x - خط مستقيم موازٍ لـ y، من خلال الإحداثي y - خط مستقيم موازٍ لـ س. ستكون نقطة تقاطع هذه الخطوط هي النقطة المطلوبة بالإحداثيات المحددة. على سبيل المثال، بالنظر إلى النقطة B (–1.5; –3)، تحتاج إلى تصويرها على المستوى الإحداثي. للقيام بذلك، من خلال النقطة (-1.5؛ 0)، التي تقع على المحور س، ارسم خطًا مستقيمًا موازيًا للمحور ص. من خلال النقطة (0؛ -3) يتم رسم خط مستقيم موازٍ للمحور x. عند تقاطع هذه الخطوط، تقع النقطة B (-1.5؛ -3).