فاصله دو نقطه برحسب مختصات آنها

آخرین ویرایش: 18 آبان 1403
دسته‌بندی: هندسه دکارتی
امتیاز:

مقدمه

در این بخش می‏‌خواهیم فاصله دو نقطه در دستگاه مختصات دکارتی را محاسبه کنیم.

قضیه

AxA,yA و BxB,yB دو نقطه در صفحه مختصات xoy می‌باشند.

فاصله این دو نقطه یعنی طول پاره خط AB بر حسب مختصات نقاط A و B به‌صورت زیر محاسبه می‌شود:  

AB=xAxB2+yAyB2

اثبات

از نقاط A و B خطوطی بر هر دو محور عمود می‌کنیم، خواهیم داشت:

HB¯=yByAHA¯=xAxB

در مثلث ABH با توجه به رابطه فیثاغورث داریم: 

AB2=HB2+HA2

AB2=yByA2+xAxB2

AB2=xAxB2+yAyB2

AB=xAxB2+yAyB2

تمرین

دستگاه مختصات دکارتی زیر مفروض است:

فاصله نقطه A را تا نقطه B به‌دست آورید.

AB=xAxB2+yAyB2 


AB=342+302


AB=12+32


AB=1+9


AB=10

فاصله نقطه A را تا نقطه C به‌دست آورید.

AC=xAxC2+yAyC2 

AC=332+312

AC=62+42   AC=36+16  AC=52     

فاصله نقطه A را تا نقطه D به‌دست آورید.

AD=xAxD2+yAyD2

AD=312+332

AD=22+62                       AD=4+36                        AD=40                              

فاصله نقطه A را تا نقطه E به‌دست آورید.

AE=xAxE2+yAyE2 

AE=312+312

AE=42+22                       AE=16+4                        AE=20                              

تمرین

سه نقطه زیر را راس های یک مثلث در نظر می‌گیریم:

A=11  ,  B=30  ,  C=13

مثلث را رسم کنید.

طول اضلاع و محیطش را محاسبه کنید.

AB=xAxB2+yAyB2=132+1+02=4+1=5


AC=xAxC2+yAyC2=112+132=4+16=20


BC=xBxC2+yByC2=312+032=16+9=25=5


P=AB+AC+BC=5+20+5=5+4×5+5=5+25+5=35+5

نوع این مثلث را مشخص کنید.

طول اضلاع مثلث در قضیه‌ فیثاغورس زیر صدق می‌کند، بنابراین مثلث، قائم‌ الزاویه است.

BC2=AC2+AB252=202+5225=20+5

تمرین

نقطه ای روی خط زیر بيابيد كه فاصله آن از نقطه A5,1 برابر 5 باشد. 

L:y=x+1

فرض كنيم نقطه مورد نظر به مختصات Bα,     باشد.



چون اين نقطه روی خط L قرار دارد، در معادله خط صدق می‌کند و عرض آن α+1 است و داریم:

A5,1Bα,α+1


AB=5xAxB2+yAyB2=55α2+1α+12=55α2+2α2=25

5α2+α+22=25

2510α+α2+α2+4α+4=25

2α26α+4=0α=1α=2


if   α=1Bα,α+1B1,2if   α=2Bα,α+1B'2,3


پس مساله دو جواب دارد.


تمرین

خط زیر را در نظر بگیرید:

d:y=x+4

روی خط نقطه ای پيدا كنيد كه از دو نقطه B3,4,A1,4 برابر باشند.

فرض می‌کنیم نقطه مورد نظر به مختصات Mα,  باشد.


چون این نقطه روی خط  قرار دارد، عرض آن α+4 است:


Mα,α+4d



AM=BM


xMxA2+yMyA2=xMxB2+yMyB2


α12+α+442=α32+α+4+42


α22α+1+α2=α26α+9+α2+16α+64


72=12αα=6


if  α=6Mα,α+4M6,2d

تمرین

نقطه A را روی محور طول ها در نظر بگیرید.

مختصات این نقطه را چنان تعيين كنيد كه از دو نقطه C2,1  ,  B4,1 يک فاصله باشد.

هر نقطه روی محور طول ها مانند M ، عرضش صفر است يعنی Mα,0.


MB=MC


xMxB2+yMyB2=xMxC2+yMyC2


4α2+102=2α2+102


4α2+102=2α2+102


168α+α2+1=44α+α2+1


12=4αα=3if    α=3Mα,0M3,0

تمرین

نقطه ای به طول 3 در صفحه مختصات در نظر بگیرید.

مختصات این نقطه را طوری پیدا کنید كه فاصله آن از نقطه A-3,6 برابر 10 باشد.

فرض می‌کنيم آن نقطه B و به مختصات B3,yB  باشد:


AB=10xAxB2+yAyB2=10332+6yB2=10


332+6yB2=10036+6yB2=1006yB2=646yB=±8


6yB=8yB=2B=3,26yB=8yB=14B3,14

تمرین

نقاط زیر رئوس مثلث ABC هستند.

C0,4,B2,1,A3,1

نوع مثلث را تعيين كنيد.

AB=xBxA2+yByA2=2+32+112=29


AC=xCxA2+yCyA2=0+32+412=18=32


BC=xCxB2+yCyB2=022+4+12=29


در راس B مثلث متساوی الساقين است، زيرا دو ساق آن با هم برابر است:


AB=BC=29

تمرین

نقطه A به عرض 3 را روی محور y ها در نظر می‌گیریم.

دو نقطه B,C را روی محور xها طوری پیدا کنید که مثلث ABC در راس A متساوی الساقین باشد. 

پیمان گردلو


در مثلث متساوی الساقین، داریم:

AB=AC


xAxB2+yAyb2=xAxC2+yAyC2


0xB2+302=0xC2+302


xB2+9=xC2+9xB2+92=xC2+92


xB2+9=xC2+9xB2=xC2xB=±xCxB=xC


xB=xC قابل قبول نیست زیرا هر دو نقطه B,C روی هم می‌افتند.

به‌ازای هر دو مقدار قرینه روی محور xها نسبت به مبدا مختصات طول نقطه B با قرینه‌ طول نقطه C برابر است.


به‌ازای بی ‌نهایت مقدار پاره‌ خط AB=AC می‌باشد، بنابراین مسئله بی‌ نهایت جواب دارد.   

تمرین

نقطه ای روی خط y=2x تعیین کنید که مجموع فواصل آن تا مبدا مختصات و نقطه A2,4 برابر 5 باشد. 

نقطه Mx,y روی y=2x در نظر می‌گیریم، در این‌صورت Mx,2x است:



OM¯+AM¯=5


x02+2x02+x22+2x42=5


5x2+5x220x+20=55x220x+20=55x2

5x220x+202=55x22

5x220x+20=25+5x2105x2

20x+105x=55x2x=12


5x2x=12x05+x2x=1252x=12x=1252=2+52


5x2x=12x<05x2x=125+2x=12x=125+2=252

x=2+52y=2xy=2+5      ;    M2+52,2+5

x=252y=2xy=25     ;    M252,25


معادله دو جواب دارد.

تمرین

خط زیر را در نظر بگیرید:

L:y=2x+1

نقطه ای روی این خط بیابید که از دو نقطه B1,0,A3,0 به یک فاصله باشد.

برای درک بهتر مسئله، شکلی رسم می‌کنیم که مشخصات مسئله در آن دیده شود.


نقطه دل‌خواهی روی خط در نظر می‌گیریم.



اگر این نقطه را M بنامیم ،چون روی خط y=2x+1 قرار دارد، مختصات آن باید به شکل زیر باشد:


Ma,2a+1L


بنابراین داریم:


MA=MB


a32+2a+102=a+12+2a+102


a32+2a+12=a+12+2a+12


a26a+9=a2+2a+1a=1


پس جواب مسئله نقطه M1,3  است.


این مسئله را می‌توانیم به‌صورت هندسی حل کنیم:


نقاطی که از دو نقطه A,B به یک فاصله اند، روی عمود منصف پاره خط واصل آن دو نقطه قرار دارند.


نقطه M روی عمود منصف AB است.


از طرف دیگر M روی خط است، پس محل برخورد این دو خط است.


تمرین

نقاط C4,5  ,  A2,3 دو راس مربع ABCD می‌باشند.

مساحت مربع را تعيين كنيد.



d=a2+a2=a2

d=ACd=xCxA2+yCyA2d=422+532

d=36+64d=100d=10


با داشتن d طول ضلع مربع یعنی a را محاسبه می‌کنیم:


d=a2    ;    d=1010=a2a=102


a=102×22a=1022a=52


مساحت مربع به‌صورت زیر محاسبه می‌شود:


S=a2    ;    52S=522S=25×2S=50

تمرین

مركز دايره ای را پيدا كنيد كه آن دايره از سه نقطه زیر می‌گذرد.

A3,8  ,  B2,7  ,  C4,3

پیمان گردلو

CM=BM


xMxC2+yMyC2=xMxB2+yMyB2


α42+β32=α22+β72


α42+β32=α22+β72


α28α+16+β26β+9=α24α+4+β214β+49


8α+4α6β+14β+2553=0


4α+8β28=0α+2β7=0    ;    1


AM=BM


xMxA2+yMyA2=xMxB2+yMyB2


α+32+β+82=α22+β72


α2+6α+9+β2+16β+64=α24α+4+β214β+49


10α+30β+20=0α+3β+2=0    ;    2


1,2:α+2β7=0α+3β+2=01×α2β=7α+3β=2α2β=7α3β=2α=5β=1


M5,1 مرکز دايره فوق می‌باشد.

دریافت مثال

نکته

1- فاصله مبدا مختصات تا نقطه MxM,yM از رابطه زیر به دست می‌آید. 

O0,0MxM,yMOM=xMxO2+yMyO2OM=xM2+yM2


2-
 اگر نقاط A و B هم عرض باشند، یعنی yA=yB رابطه به صورت زیر است:

AB=xAxB2+yAyB2  AB=xAxB2AB=xAxB  


3-
  اگر نقاط A و B هم طول باشند، یعنی yA=yB رابطه به صورت زیر است: 

AB=xAxB2+yAyB2AB=yAyB2  AB=yAyB

تمرین

فاصله نقطه A32,7 از مبدا مختصات را به‌دست آوريد.

OA=xA2+yA2=322+72=18+7=25=5

تمرین

نقطه A واقع بر نيمساز ربع دوم و چهارم می‌باشد.

A را چنان تعيين كنيد كه فاصله اش از مبدا مختصات برابر 52 باشد.

معادله خط نيمساز ربع دوم و چهارم به‌صورت زير است:


L:y=x


فرض کنیم نقطه Aα,    روی خط L واقع باشد:


if  x=αy=xy=αAα,αL



OA=xA2+yA252=α2+α2

52=2α252=α2α=5α=±5


if    Aα,αLα=±5A15,5,A25,5


دریافت مثال

تست‌های این مبحث

تست شماره 1

کنکور ریاضی اردیبهشت 1403

در شکل زیر، فاصله نقطه A از مبدا مختصات کدام است؟

  1. 25
  2. 36
  3. 43
  4. 52
مشاهده پاسخ تست بستن

تست شماره 2

کنکور ریاضی 1401

فاصله نقطه A روی خط x+y=a از دو نقطه C1,4,B3,2 و به‌ترتیب برابر 29 و 5 است. مقدار a چقدر است؟

  1. 2
  2. 12
  3. -12
  4. -2
مشاهده پاسخ تست بستن

خرید پاسخ‌ها

فاصله دو نقطه برحسب مختصات آنها

3,000تومان
خرید فایل PDF مثال ها و جواب ها

برای ارسال نظر وارد سایت شوید