Harjutus­ülesanded. Vektor ja joon tasandil

Ülesanne 1

On antud vektorid \vec{a}=4\vec{i}-6\vec{j} ja \vec{b}=-\vec{i}+5\vec{j}. Leia vektori \vec{c}=\frac{\vec{a}}{2}-3\vec{b} täpne  pikkus.

Vihje
Vektorid on antud koordinaattelgede suunaliste ühikvektorite kaudu. Kirjuta need vektorid koordinaatidega.
Vektori korrutamisel arvuga korrutatakse selle vektori kõiki koordinaate antud arvuga.
Vastus

Vektori pikkus

Lahendus
  1. Vektorid on antud koordinaat­telgede suunaliste ühikvektorite kaudu. Need vektorid võib kirja panna ka nii:
    \vec{a}=\left(4;\ -6\right),
    \vec{b}=\left(-1;\ 5\right)
  2. Vektori korrutamisel arvuga korrutatakse selle vektori kõiki koordinaate antud arvuga.
    \frac{\vec{a}}{2}=\left(\frac{4}{2};\ \frac{-6}{2}\right)=\left(2;\ -3\right)
    ​​​​3\vec{b}=\left(3\cdot\left(-1\right);\ 3\cdot5\right)=\left(-3;\ 15\right)
  3. Leia vektor \vec{c}. \vec{c}=\left(2;\ -3\right)-\left(-3;\ 15\right)=
    =\left(5;\ -18\right)
  4. Vektori pikkus \left|\vec{c}\right|=\sqrt{5^2+\left(-18\right)^2}=\sqrt{349}

Ülesanne 2

Kolmnurga ABC tipud on A(4; 1), B(–3; 1), C(0; –5).

  1. Leia kolmnurga külgede võrrandid.
Vihje
 Koosta sirge võrrandid näiteks tõusu ja algordinaadi järgi. Tõus leia sihivektori abil.
  1. Leia kolmnurga ABC külgede pikkused.
  2. Leia kolmnurga suurima nurga koosinuse täpne väärtus.
Vihje
Suurim nurk on pikima külje vastas, järelikult on suurim ∠B . Selle nurga suuruse saab leida koosinusteoreemiga või valemiga.
  1. Koosta ringjoone kanooniline võrrand, kui diameetriks on kolmnurga külg AC.
Vihje
Ringjoone keskpunkt on külje AC keskpunkt, mille koordinaadid on punktide A ja C koordinaatide aritmeetilised keskmised.
  1. Koosta tipust A tõmmatud kõrguse võrrand.
Vihje
Tipust A tõmmatud kõrgus on risti küljega BC, mille tõus on arvutatud esimese punktis, selle abil saad leida kõrguse tõusu.
Vastused
  1. Külje AB võrrand  
    Külje AC võrrand  
    Külje BC võrrand  


  2. Suurima nurga koosinus on 
  3. Ringjoone keskpunkt 
    Ringjoone võrrand 
  4. Kõrguse võrrand 
Lahendus
  1. Külg AB. Koostame sirge võrrandi näiteks tõusu ja algordinaadi järgi. Tõusu leiame sihivektori abil
    \overrightarrow{AB}=\left(-3-4;\ 1-1\right)
    \overrightarrow{AB}=\left(-7;\ 0\right)
    k=\frac{0}{-7}=0
    Järelikult on sirge paralleelne x-teljega ja tema algordinaat on 1, sest nii punkti A kui ka B ordinaat on 1.
    Külje AB võrrand y = 1.​​​​
  2. Külg AC koostame võrrandi tõusu ja algordinaadi järgi. Kuna punkt on C ordinaat­teljel, siis on algordinaat –5. Tõusu saame sihivektori abil.
    \overrightarrow{AC}=\left(0-4;\ -5-1\right)
    \overrightarrow{AC}=\left(-4;\ -6\right)
    k=\frac{-6}{-4}=1,5
    Külje AC võrrand y = 1,5x​​​​ – 5
  3. Külje BC võrrandi võib koostada samuti tõusu ja algordinaadi järgi, ka siin on algordinaat –5.
    \overrightarrow{BC}=\left(0-\left(-3\right);\ -5-1\right)
    \overrightarrow{BC}=\left(3;\ -6\right)
    k=\frac{-6}{3}=-2
    Külje BC võrrand y = –2x – 5.​​​​
  4. Vektori \vec{A}=\left(X;\ Y\right) pikkus \left|\vec{a}\right|=\sqrt{X^2+Y^2}
    AB=\left|\overrightarrow{AB}\right|=\sqrt{\left(-7\right)^2+0^2}=
    =\sqrt{49}=7
    AC=\left|\overrightarrow{AC}\right|=\sqrt{\left(-4\right)^2+\left(-6\right)^2}=
    =\sqrt{52}=2\sqrt{13}
    BC=\left|\overrightarrow{BC}\right|=\sqrt{3^2+\left(-6\right)^2}=
    ​​=\sqrt{45}=3\sqrt{5}
  5. Suurim nurk on pikima külje vastas, järelikult on suurim B. Selle nurga suuruse saab leida koosinusteoreemiga või valemiga
    \cos∠B=\frac{\overrightarrow{BA}\cdot\overrightarrow{BC}}{\left|\overrightarrow{BA}\right|\cdot\left|\overrightarrow{BC}\right|},
    mida ka siin kasutame.
    ​Vektorite pikkused on meil juba arvutatud (kolmnurga külgede pikkused), on vaja leida nende skalaarkorrutis \overrightarrow{BA}\cdot\overrightarrow{BC}=\left(7;\ 0\right)\cdot\left(3;\ -6\right). Vektorite koordinaadid leidsime juba ülesande esimeses osas.​​
    \overrightarrow{BA}\cdot\overrightarrow{BC}=\left(7;\ 0\right)\cdot\left(3;\ -6\right)=
    ​​=7\cdot3+0\cdot\left(-6\right)=21
    \cos\left(∠B\right)=\frac{21}{7\cdot3\sqrt{5}}=\frac{1}{\sqrt{5}}=\frac{\sqrt{5}}{5}
  6. Ringjoone AC keskpunkt on külje keskpunkt, mille koordinaadid on punktide A ja C koordinaatide aritmeetilised keskmised:
    K\left(\frac{4+0}{2};\frac{1-5}{2}\right)
    ​​K(2; –2)
    R^2=\left(\frac{AC}{2}\right)^2
    R^2=\left(\frac{2\sqrt{13}}{2}\right)^2=13
    ​Ringjoone võrrand on (x – a)2 + (y – b)2R2kus keskpunkt K (ab).
    (x – 2)2 + (y + 2)2 = 13​
  7. Tipust A tõmmatud kõrgus on risti küljega BC, mille tõusu arvutasime juba esimese punktis: kBC = –2. Kuna ristuvate sirgete tõusude korrutis on –1, siis kBC ⋅ kh =  –1 ja kõrguse tõus
    –2 ⋅ kh = –1.
    kh = 0,5​
    Koostame sirge võrrandi tõusu ja punkti järgi.
    y ​– 1 = 0,5(x – 4)

Ülesanne 3

Tipp A asetseb sirge s: 3x + y – 1 = 0 ja y-telje lõikepunktis.
Tipp B on sirge s ja sirge t: y = –7x + 13 lõikepunktis.
Külge AC kirjeldab vektor \overrightarrow{AC}=\left(2;\ -2\right).

  1. Leia kolmnurga tippude koordinaadid.
  2. Leia kolmnurga ABC tippe läbiva parabooli y = ax2 + bx + c kordajad a, b, c.
Vihje
1. Teisenda sirge s kujule
y = kx + b
2. Koosta ja lahenda võrrandisüsteem punkti B leidmiseks.
3. Punkti C saad arvutada vektori koordinaatide abil.
3. Asenda kolmnurga tippude koordinaadid parabooli võrrandisse ja lahenda saadud võrrandisüsteem.
Vastused




Lahendus
  1. Sirge lõikab ordinaattelge punktis (0; b), kus b on algordinaat. Teisendame sirge s kujule ykxb:
    y = –​3x + 1
    Järelikult​ A (0; 1).
  2. Kahe sirge lõikepunkti leidmiseks lahendame võrrandisüsteem.
    y = - 3 x + 1 y = - 7 x + 13
    ​Lahendame võrrandisüsteem asenduvõttega.
    –​3x + 1 = –​7x + 13
    4x = 12
    x = 3
    y = –​3 ⋅ 3 + 1 = –​8
    Järelikult B (3; ​–​8).​​​​​
  3. Leiame vektori \overrightarrow{AC}=\left(2;\ -2\right) lõpp­punkti , kui alguspunkt on A (0; 1).
    (x – 0; y – 1) = (2; –2)
    ​​C (2; –1)
  4. Asendame kolmnurga tippude koordinaadid parabooli võrrandisse ja lahendame saadud võrrandisüsteemi.
    a · 0 2 + b · 0 + c = 1 c = 1 a · 3 2 + b · 3 + c = - 8                       a · 2 2 + b · 2 + c = - 1                      
    ​Vabaliikme c = 1 saime juba esimesest võrrandist, nii et lahendada tuleb kahe tundmatuga süsteem.
    9 a + 3 b + 1 = - 8 4 a + 2 b + 1 = - 1
    ​Lineaarliikme kordaja b leiame ükskõik millisest selle süsteemi võrrandist.
    2 ⋅​ (–2) + b = –1 ⇒ b = –1 + 4 = 3
  5. y = –2x2 + 3x + 1

Riigieksami ülesandeid

Ringjoon keskpunktiga O (5; 3) läbib vektori \overrightarrow{OA}=\left(-3;4\right) lõpp-punkti A.

  1. Leidke ringjoone diameetri AB otspunkti B koordinaadid.
  2. Koostage selle ringjoone võrrand.
    • r
  3. Arvutage ringjoone selle kaare pikkus, mis asub x-teljest allpool.
    • kesknurk α ≈ °
Vastused
  1. l ≈  ühikut

Ringjoon (x – 4)2 + (y – 3)2 = 25 läbib punkti O (0; 0) ning lõikab lisaks veel x-telge punktis A ja y-telge punktis B.

  1. Arvutage punktide A ja B koordinaadid.
    • Ruutvõrrand punkti A leidmiseks
    • Ruutvõrrand punkti B leidmiseks
  2. Põhjendage, et lõik AB on selle ringjoone diameeter.
  3. Koostage ringjoonele punktis B joonestatud puutuja võrrand.
  4. Joonestage koordinaat‑tasandile ringjoon ja selle puutuja punktis B.
Vastused

  1. * ei kontrollita
  2. Puutuja võrrand 
Alamülesande 2 lahendus ja joonis
  1. Kuna vektorid \overrightarrow{OB} ja \overrightarrow{OA}  on risti, siis on nurk nende vahel 90 kraadi. 90-kraadine piirdenurk toetub ringi diameetrile, seega AB on selle ringi diameeter.

Punktid A (3; 0) ja B (7; 4) on rööpküliku tipud ja selle rööpküliku diagonaali AC kirjeldab vektor \overrightarrow{AC}=\left(2;\ 8\right).

  1. Arvutage rööpküliku tippude C ja D koordinaadid ning tehke joonis.
  2. Rööpkülikust ABCD lõigatakse välja võimalikult suur ring. Arvutage selle ringi täpne raadius.
Vastused

  1. Ringi raadius on  ühikut.

Punktid A (–5; –4) ja B (3; 2) on täisnurkse kolmnurga ABC hüpotenuusi tipud. Kaatet AC asub sirgel y = 2x + 6.

  1. Koostage sirge BC võrrand ja arvutage punkti C koordinaadid.
  2. Joonestage kolmnurk ABC koordinaatteljestikku.
  3. x-telg jaotab kolmnurga ABC kaheks osaks. Leidke x-teljest allapoole jääva osa pindala.
    • h =  ühikut
    •  ühikut
Vastused

  1.  ruutühikut
Joonis

Rombi ABCD diagonaal AC asub sirgel y = 2x – 6. Rombi tipp A asub y-teljel ja \overrightarrow{AB}=\left(7;\ 4\right).

  1. Koostage sirge võrrand, millel asub rombi teine diagonaal BD.
  2. Arvutage rombi ABCD kõrgus ja pindala.
Vastused
  1. Diagonaali võrrand on 
  2. Rombi kõrgus on
     ühikut ja pindala
    S ruutühikut.

Võrdhaarse kolmnurga ABC üks tipp on punktis A (4; –3), teine tipp C asub sirgel y = 7 ja kolmnurga aluse AB määrab vektor \overrightarrow{AB}=\left(4;\ 8\right).

  1. Arvutage punkti B koordinaadid.
  2. Koostage sirge AB võrrand.
  3. Ringjoone diameeter on kolmnurga ABC alus AB. Koostage selle ringjoone võrrand.
  4. Arvutage punkti C koordinaadid.
Vastused
  1. Sirge AB võrrand 
  2. Ringjoone võrrand 

On antud punktid A (–2; 3) ja B (5; –4). Sirge BC on risti sirgega AB ja punkt C asub y-teljel.

  1. Arvutage nurk BAC.
  2. Koostage kolmnurga ABC tippe läbiva parabooli võrrand.
Vastused
  1.  (ümardatud kümnendikeni)
  2. Parabooli võrrand 

Sirge s\ :\ y=\frac{1}{2}x-1 lõikab x-telge punktis A. Sirge t läbib punkti A, on sirgega s risti ja lõikab y-telge punktis B. Sirge u läbib punkti B, on y-teljega risti ning lõikab sirget s punktis C.

  1. Arvutage punktide A, B ja C koordinaadid ning koostage sirgete t ja u võrrandid.
  2. Koostage kolmnurga ABC ümberringjoone võrrand.
Vastused
  1. Punktide koordinaadid:


  2. Ringjoone võrrand