1. Trang chủ
  2. » Giáo án - Bài giảng

Phép chiếu song song và phép chiếu vuông góc

9 1,7K 6
Tài liệu đã được kiểm tra trùng lặp

Đang tải... (xem toàn văn)

THÔNG TIN TÀI LIỆU

Thông tin cơ bản

Tiêu đề Phép chiếu song song và phép chiếu vuông góc
Trường học Trường Đại Học
Thể loại bài luận
Định dạng
Số trang 9
Dung lượng 245 KB

Nội dung

1.2.Định nghĩa 1 Phép biến hình trong mặt phẳng là qui tắc cho tương ứng mỗi điểm M xác định điểm M’ duy nhất thuộc mặt phẳng đó.. Điểm M trong định nghĩa gọi là điểm tạo ảnh Gọi tắt là

Trang 1

PHÉP CHIẾU SONG SONG VÀ PHÉP CHIẾU VUÔNG GÓC LÊN ĐƯỜNG THẳNG 1.ĐẠI CƯƠNG VỀ PHÉP BIẾN HÌNH

1.1.Ví dụ mở đầu

Trong mặt phẳng cho một đường thẳng  cố định và

một véc tơ 

v 0 sao cho 

v không là véc tơ chỉ phương của

 Với mỗi điểm M , ta xác định M’ như sau: vẽ d đi qua M

nhận 

v làm véc tơ chỉ phương và M’ = d   Khi đó M’

duy nhất

1.2.Định nghĩa 1

Phép biến hình trong mặt phẳng là qui tắc cho tương ứng mỗi điểm M xác định điểm M’ duy nhất thuộc mặt phẳng đó.

Điểm M trong định nghĩa gọi là điểm tạo ảnh (Gọi tắt là: tạo ảnh)

Điểm M’ trong định nghĩa gọi là điểm ảnh (Gọi tắt là: ảnh) của M

Ta còn nói phép biến hình biến M thành M’ Nếu ký hiệu phép biến hình là F thì

ta viết: F(M) = M’ hoặc M’ = F(M) hoặc F: M  M’

Ví dụ 1: Trong ví dụ mở đầu, ta gọi phép biến hình đó là: phép chiếu theo

phương

v lên đường thẳng .Ta có thể kí hiệu là: 

v

F (M) = M’

Ví dụ 2: Đặc biệt trong ví dụ mở đầu, nếu

v là véc tơ pháp tuyến của  thì ta gọi phép biến hình này là: phép chiếu vuông góc lên đường thẳng  ( Còn gọi là phép chiếu trực giao) Kí hiệu là: F 

*Chú ý: Phép biến hình biến mỗi điểm M thành M gọi là phép đồng nhất.

1.3.Ảnh của một hình qua một phép biến hình

M

M'

Trang 2

Cho một hình H Tập hợp các điểm {M’=F(M) với MH} gọi là ảnh của

hình H qua phép biến hình F Kí hiệu F(H) = H’.

1.4.Tích của hai phép biến hình

*Định nghĩa 2

Tích (hay: hợp thành) của hai phép biến hình F và G là phép biến hình H

có được bằng cách thực hiện liên tiếp hai phép biến hình G và F Ký hiệu là: H

= FG.

Như vậy, theo định nghĩa:H(M) = FG(M) = F(G(M)) (Có thể mở rộng cho

tích của một số phép biến hình)

2.PHÉP CHIẾU THEO PHƯƠNG 

v LÊN ĐƯỜNG THẲNG (PHÉP CHIẾU SONG SONG)

2.1.Định nghĩa

Trong mặt phẳng cho đường thẳng và véc tơ

v

0 không là véc tơ chỉ phương của đường thẳng Phép

biến hình biến mỗi điểm M thành M’ sao cho:

'

'

M

n k

MM (I)

gọi là phép chiếu theo phương

v lên đường thẳng Kí hiệu là:

v

KÝ HIỆU

Trong mặt phẳng tọa độ Oxy cho  : Ax + By + C = 0 Ký hiệu 

n= (A; B) là véc tơ pháp tuyến của  và 

u = (B; -A) là véc tơ chỉ phương của  -Với mỗi điểm M(xM ; yM), ta ký hiệu (M) = AxM + ByM + C là số thực khi thay tọa độ của M vào vế trái ;

-Nếu M0(x0;y0) thì  0 = Ax0 + By0 + C;

-Nếu M(x; y) bất kì thì (): =(M): = Ax + By + C

Trang 3

Bài toán: Trong mặt phẳng tọa độ Oxy cho đường thẳng d: x = x 0 + at , y = y 0 + bt và đường thẳng  : Ax + By +C = 0 Hãy xác định tọa độ giao điểm d và 

biết rằng Aa +Bb 0.

Giải: Đặt

v= (a;b) là véc tơ chỉ phương của d, tacó

v .

n = Aa +Bb 0 Ta cần

xác định giá trị t0 thỏa mãn : A(x 0 + at 0 ) +B(y 0 + bt 0) + C = 0

 (Aa +Bb)t0 + (Ax0 + By0 + C) = 0 t0 = -

bB aA

C By Ax

 0

n

v

0 Thay giá trị t0 vào phương trình d ta xác định được tọa độ giao điểm:

x’ 0 = x 0 + at 0 , y’ 0 = y 0 + bt 0

2.2.Biểu thức véc tơ của phép chiếu theo phương

v

Bài toán trên cho phép ta chứng minh định lí sau

*ĐỊNH LÍ 1

Trong mặt phẳng tọa độ Oxy cho : Ax + By +C = 0 và

v = (a;b) sao

cho

v .

n = Aa +Bb 0 Khi đó

v

F có biểu thức véc tơ là: MM ' k v (Ia) trong đó k = - 

n

v

) (

, () = Ax + By +C.

*Chú ý: Ta xác định

n= (A; B) theo phương trình của  và giữ nguyên nó trong mệnh đề 1 Chẳng hạn : : 6x – 9y +2 = 0 thì ta lấy 

n =(6; - 9) mà không lấy 

n

=(2; - 3) Muốn lấy 

n =(2; - 3) ta phải biến đổi về dạng : 0

3

2 3

2xy 

2.3.Biểu thức tọa độ của phép chiếu theo phương

v

Từ biểu thức véc tơ ta suy ra biểu thức tọa độ sau

*HỆ QUẢ : Nếu Fvbiến M(x;y) thành M’(x’;y’) thì :

kb y y

ka x x

'

'

(Ib)

trong đó k = -  

n v.

, () = Ax + By +C và

v = (a;b).

Trang 4

Ví dụ 1: Hãy tìm tọa độ giao điểm của hai đường thẳng có phương trình :

d: 2x + y - 1 = 0 và : 2x – y + 3 = 0

Giải

Kí hiệu 

v = 

d

u =(1;-2) và 

n =(2; - 1) ta có:

v .

n =4 0 Lấy M0(0;1) trên

d  0 = 2.0 -1.1 +3 = 2 Khi đó k 0 =-

n v.

0

= - 2 1

Vậy

2 ) 2 ( 2

1 1

'

2

1 1 2

1 0

'

0

0

y

x

hay d   =

(-2

1

; 2)

Ví dụ 2

Tìm giao điểm của hai đường thẳng : d: 2x +3 y +1 = 0 và : 4x+5y -6 = 0

Giải

Xét 

v = 

d

u =(3;-2) và 

n =(4; 5)  v .

n =2 0 Lấy M0(1;-1) d 0 = -7

Khi đó k 0 = -

n v.

0

= 2

7 Vậy

8 ) 2 ( 2

7 1 '

2

23 3 2

7 1 '

0

0

y

x

hay d   = (

2

23

;-8)

3.PHÉP CHIẾU VUÔNG GÓC LÊN ĐƯỜNG THẲNG

3.1.Định nghĩa

Trong mặt phẳng cho đường thẳng và véc tơ pháp

tuyến

n Phép biến hình biến mỗi điểm M thành M’ sao cho:

'

'

M

n

k

MM

(II)

gọi là phép chiếu vuông góc lên đường thẳng Kí hiệu là: F  .

*Lưu ý : ta thường sử dụng H thay cho M’ trong phép chiếu vuông góc

Trang 5

3.2.Biểu thức véc tơ của phép chiếu vuông góc

*ĐỊNH LÍ 2

Trong mặt phẳng tọa độ Oxy cho : Ax + By +C = 0 Khi đó F   biến M(x;y) thành H có biểu thức véc tơ xác định bởi:

MH =

n

k (IIa)

trong đó k = - 2

) (

n , () = Ax + By +C.

Chứng minh

Ta cần chứng minh hai ý: 

MHcùng phương với 

n (1), và H   (2).Thật

vậy: Xét hai trường hợp

- Nếu M   nghĩa là (M) = 0 suy ra k = 0 Khi đó từ (IIa)  HM

- Nếu M .Khi đó từ (IIa) suy ra (1) Từ k = - 2

) (

n

k2

n = - () (3) Nhân

vô hướng hai vế của (IIa) với 

n và so sánh với (3) ta có :

MH

n = - ()

 A(xH- x) +B(yH- y) = - ( Ax + By +C) Ax H + By H +C=0  (2) đúng

*Chú ý : Trong định lí 3 chọn

v = 

n ta có ngay định lí 4

3.3.Biểu thức tọa độ của phép chiếu vuông góc

*HỆ QUẢ 1: NếuF   biến M(x;y) thành H(x H ;y H ) thì :

kB y y

kA x x

H

H

(IIb)

trong đó k = - 2

) (

n , () = Ax + By +C.

(Từ biểu thức véc tơ dễ dàng suy ra biểu thức tọa độ trên)

Ví dụ 1: Cho điểm M(1;2) và : 3x + 4y -1 =0 Hãy tìm tọa độ hình chiếu

vuông góc H của M trên .

Giải: Tính giá trị k 0 =- 2

) (

n

o

=- 2 2

4 3

1 2 4 1 3

=-5 2

.

Trang 6

F biến M(x;y) thành H(x H ;y H )

5

2 4 5

2 2

5

1 3 5

2 1

H

H

y

x

 H

(-5

1

; 5

2 )

Ví dụ 2: Cho tam giác ABC có A(0;1), B(-2;5), C(4;9) Hãy xác định tọa độ

chân đường cao AH của tam giác

Giải: Phương trình đường thẳng BC:

5 9

5 2

4

2

x

 : 2x - 3y + 19 =0

M0 A(0;1) suy ra k 0 =- 2

) (

n

o

=- 2

2

19 3

=- 13

16

Suy ra tọa độ của H :

13

61 ) 3 (

13

16 1

13

32 2

13

16 0

H

H

y

x

 H(

13

61

; 13

32

*Ý NGHĨA

Từ nay ta có thêm một phương pháp mới để giải hệ hai phương trình bậc nhất hai ẩn Ưu điểm của phép chiếu theo phương 

v là: Ta có thể chọn điểm

M0(x0;y0) bất kì d sao cho việc tính toán  0 = Ax0 + By0 + C là thuận tiện và dễ dàng nhất: Nếu 

v .

n = Aa +Bb = 0 và  0 0 thì hai đường thẳng song song tức

là hệ vô nghiệm ; Nếu 

v .

n = Aa +Bb = 0 và  0 = 0 thì hai đường thẳng trùng nhau, tức là hệ có vô số nghiệm

*NHẬN XÉT

Từ phép chiếu theo phương 

có thể mở rộng nghiên cứu phép đối xứng trượt với trục

đối xứng 

3.4.Các hệ quả khác

*HỆ QUẢ 2

Hai điểm M 1 và M 2 cùng phía đối với đường thẳng : (M 1 ).(M 2 ) > 0.

Trang 7

*HỆ QUẢ 3

Với mỗi điểm M(x; y) ta có : d(M, ) =MH =

n

) (

= 2 2

B A

C By Ax

*ĐỊNH LÍ 3

Cho một tam giác mà ba cạnh có phương trình :

D 1 : A 1 x +B 1 y+C 1 =0; D 2 : A 2 x +B 2 y +C 2 =0; D 3 : A 3 x +B 3 y +C 3 =0 Gọi d 1 là đường phân giác trong của góc đối diện cạnh 1 Khi đó

a)Nếu T 1 =

2

1

n

n

3

1

n

n < 0 thì phương trình d 1 là :    

3

3 2

2

n

D n

D

b) Nếu T 1 =

2

1

n

n

3

1

n

n > 0 thì phương trình d 1 là :    

3

3

2

2

n

D n

D

KÝ HIỆU:

Với 

a = (a1, a2) và 

b= (b1, b2) ta ký hiệu T =

b

a

=

2 1

2 1

b b

a a

= a 1 b 2 - a 2 b 1 là định thức cấp hai tạo bởi 

a và 

b

Chẳng hạn ta xét ví dụ 3 sau đây:

Cho D1: 3x + 4y – 6 = 0 ; D2: 4x +3y – 1 = 0 ; D3: y = 0 Gọi A = D1  D2 ;

B = D2 D3 ; C = D3 D1 Hãy viết phương trình đường phân giác trong của

Ta sẽ giải ví dụ 3 trước và chứng minh định lí 3 sau:

Giải : Do A đối diện với D3 nên ta xét T3 =

2

3

n

n

1

3

n

n

=

4 3

1 0 3 4

1 0

= 12 > 0 Do đó phương trình đường phân giác trong của góc A là

4 3

6 4 3 3

4

1 3

4

x

 d3: x + y – 1 = 0

(Ta có thể giải tìm tọa độ của B, C rồi viết phương trình d3 theo phương pháp cũ)

Trang 8

Bây giờ ta chứng minh định lí 3

Gọi A, B, C lần lượt là các đỉnh của tam giác đối diện

với các cạnh D 1 , D 2 , D 3 và d1 là đường phân giác trong của

góc A

- Phép chiếu theo phương u3  (B3; A3)lên D2 biến B thành

A, ta có:

) (

) (.

) (

3 2 3 2

3 2 3 2

A n

u

B D y

y

B n u

B D x

x

B

A

B

A

nhân các vế lần lượt với A1, B1 cộng lại và cộng thêm

C1, và do B thuộc D1 ta có: D1(A) = - . 2( )

2 3

1 3 3

n u

B A B

A

.

2 3 2

3

1 D B u n

u n

(a)

- Tương tự (đối với C): D1(A) = - ( )

.

3 2 3

2

1 D C u n

u n

(b)

- Với chú ý rằng n2 u3  n3 u2 thì khi nhân các vế (a) và (b) ta có:

(D1(A))2 = - ( ) ( )

) (

) ).(

(

3 2 2 3 2

2 1 3

u n

u n u n

> 0  T1.D2(B)D3(C) < 0 (c)

- Ta giả thiết M thuộc d1 và khác A (M trùng A thì hiển nhiên mệnh đề đúng), khi đó: d(M, D2) = d(M, D3) (d) đồng thời

 0 ) (

).

(

0 ) (

).

(

3

3

2

2

C

D

M

D

B

D

M

D

hoặc

 0 ) ( ).

(

0 ) ( ).

( 3 3

2 2

C D M D

B D M D

 D2(M)D3(M)D2(B)D3(C) > 0 (e)

- Nhân hai vế của (c) và (e) suy ra T1.(D2(M).D3(M)) < 0 (f)

Cuối cùng tùy theo dấu của T1 mà từ (f) và (d)  khẳng định của định lí 3 (Dựa vào định thức cấp ba và việc tìm tọa độ giao điểm của các đường thẳng , ta cũng có thể chứng minh được định lí 5)(Xem: Phan Đức Chính- Vũ Dương

Trang 9

Thụy- Tạ Mân- Đào Tam- Lê Thống Nhất (1998), "CÁC BÀI GIẢNG LUYỆN THI MÔN TOÁN TẬP 3" NHÀ XUẤT BẢN GIÁO DỤC.).

Ngày đăng: 23/06/2013, 01:25

TỪ KHÓA LIÊN QUAN

TÀI LIỆU CÙNG NGƯỜI DÙNG

TÀI LIỆU LIÊN QUAN

w