Корице уџбеника

II.7. Растојање Две Тачке У Координатном Систему

Изабери решење задатка:

Задатак 3

Кратко решење

Тачке: \( A(-1, 0) \), \( B(1, 2\sqrt{3}) \), \( C(-3, 2\sqrt{3}) \). Формула за растојање: \( d = \sqrt{(x_2-x_1)^2 + (y_2-y_1)^2} \). Израчунавање страница: \( |AB| = \sqrt{(1 - (-1))^2 + (2\sqrt{3} - 0)^2} = \sqrt{2^2 + (2\sqrt{3})^2} = \sqrt{4 + 12} = \sqrt{16} = 4 \) \( |BC| = \sqrt{(-3 - 1)^2 + (2\sqrt{3} - 2\sqrt{3})^2} = \sqrt{(-4)^2 + 0^2} = \sqrt{16} = 4 \) \( |CA| = \sqrt{(-1 - (-3))^2 + (0 - 2\sqrt{3})^2} = \sqrt{2^2 + (-2\sqrt{3})^2} = \sqrt{4 + 12} = \sqrt{16} = 4 \) Важи \( |AB| = |BC| = |CA| = 4 \). Троугао \( ABC \) је једнакостранични.

Детаљно решење

Корак 1: Анализа проблема и избор формуле

Да бисмо доказали да је троугао \( ABC \) једнакостранични, потребно је да израчунамо дужине све три његове странице: \( AB \), \( BC \) и \( CA \). Троугао је једнакостранични ако и само ако су све три странице једнаке дужине. За израчунавање растојања између две тачке \( M(x_1, y_1) \) и \( N(x_2, y_2) \) у координатној равни користимо формулу: \[ |MN| = \sqrt{(x_2 - x_1)^2 + (y_2 - y_1)^2} \]

Корак 2: Израчунавање дужине странице \( AB \)

Координате тачака су \( A(-1, 0) \) и \( B(1, 2\sqrt{3}) \). Замењујемо их у формулу: \[ |AB| = \sqrt{(1 - (-1))^2 + (2\sqrt{3} - 0)^2} \] \[ |AB| = \sqrt{(1 + 1)^2 + (2\sqrt{3})^2} \] \[ |AB| = \sqrt{2^2 + 4 \cdot 3} = \sqrt{4 + 12} = \sqrt{16} \] Пошто је \( 16 = 4^2 \), добијамо: \[ |AB| = 4 \]

Корак 3: Израчунавање дужине странице \( BC \)

Координате тачака су \( B(1, 2\sqrt{3}) \) и \( C(-3, 2\sqrt{3}) \). Примећујемо да ове тачке имају исту \( y \)-координату, па је растојање једнако апсолутној вредности разлике \( x \)-координата: \[ |BC| = \sqrt{(-3 - 1)^2 + (2\sqrt{3} - 2\sqrt{3})^2} \] \[ |BC| = \sqrt{(-4)^2 + \cancel{0}^2} = \sqrt{16} \] Пошто је \( 16 = 4^2 \), добијамо: \[ |BC| = 4 \]

Корак 4: Израчунавање дужине странице \( CA \)

Координате тачака су \( C(-3, 2\sqrt{3}) \) и \( A(-1, 0) \). Замењујемо их у формулу: \[ |CA| = \sqrt{(-1 - (-3))^2 + (0 - 2\sqrt{3})^2} \] \[ |CA| = \sqrt{(-1 + 3)^2 + (-2\sqrt{3})^2} \] \[ |CA| = \sqrt{2^2 + 4 \cdot 3} = \sqrt{4 + 12} = \sqrt{16} \] Пошто је \( 16 = 4^2 \), добијамо: \[ |CA| = 4 \]

Корак 5: Закључак

Упоређивањем добијених вредности: \[ |AB| = 4, \quad |BC| = 4, \quad |CA| = 4 \] Уочавамо да важи \( |AB| = |BC| = |CA| \). Пошто су све три странице троугла једнаке, троугао \( ABC \) је једнакостранични.

Кратак запис решења:

\( |AB| = \sqrt{(1+1)^2 + (2\sqrt{3})^2} = \sqrt{4+12} = \sqrt{16} = 4 \) \( |BC| = \sqrt{(-3-1)^2 + (2\sqrt{3}-2\sqrt{3})^2} = \sqrt{16} = 4 \) \( |CA| = \sqrt{(-1+3)^2 + (0-2\sqrt{3})^2} = \sqrt{4+12} = \sqrt{16} = 4 \) \( |AB| = |BC| = |CA| = 4 \Rightarrow \Delta ABC \) је једнакостранични.

Најважније из лекције

Растојање између тачака на истој оси или паралелним правама: Ако је једна координата иста, растојање се рачуна као апсолутна вредност разлике других координата (нпр. \( |x_B - x_A| \)).

Растојање између било које две тачке: Добија се применом Питагорине теореме. За тачке \( A(x_A, y_A) \) и \( B(x_B, y_B) \) формула гласи: \[ |AB| = \sqrt{(x_B - x_A)^2 + (y_B - y_A)^2} \] Ова формула је универзална и може се користити за израчунавање дужине било које дужи у координатном систему.
Када две тачке припадају истој координатној оси или праве које их спајају буду паралелне једној од оса (имају једну исту координату), њихово растојање рачунамо као апсолутну вредност разлике њихових других координата.
Ако тачке имају исту ординату (y-координату): Права је паралелна x-оси. Растојање тачака \( A(x_A, y) \) и \( B(x_B, y) \) јесте: \[ |AB| = |x_B - x_A| = |x_A - x_B| \]
Ако тачке имају исту апсцису (x-координату): Права је паралелна y-оси. Растојање тачака \( A(x, y_A) \) и \( B(x, y_B) \) јесте: \[ |AB| = |y_B - y_A| = |y_A - y_B| \]
Растојање тачака \( A(2, 2) \) и \( B(3, 2) \) износи \( |3 - 2| = 1 \).
Растојање тачака \( E(1, 1) \) и \( F(1, -2) \) износи \( |-2 - 1| = |-3| = 3 \).
Одреди растојање тачака \( C(-3, 1) \) и \( D(-1, 1) \).
Тачке имају исту y-координату (1), па рачунамо разлику x-координата:
\( |CD| = |-1 - (-3)| = |-1 + 3| = |2| = 2 \)
За одређивање растојања било које две тачке у координатном систему користимо Питагорину теорему.
Координатни систем који приказује тачке A(x_A, y_A) и B(x_B, y_B) са доцртаним правоуглим троуглом чија је хипотенуза дуж AB. Катете троугла су паралелне координатним осама и имају дужине |x_B - x_A| и |y_B - y_A|.
Уочимо правоугли троугао чија је хипотенуза дуж \( AB \), а катете су паралелне осама. Дужине катета су разлике одговарајућих координата: \( |x_B - x_A| \) и \( |y_B - y_A| \). На основу Питагорине теореме важи: \( AB^2 = (x_B - x_A)^2 + (y_B - y_A)^2 \).
Растојање тачака \( A(x_A, y_A) \) и \( B(x_B, y_B) \) рачуна се по формули: \[ |AB| = \sqrt{(x_B - x_A)^2 + (y_B - y_A)^2} \]
Израчунавање растојања тачака \( A(2, -5) \) и \( B(-4, 3) \): \[ |AB| = \sqrt{(-4 - 2)^2 + (3 - (-5))^2} \] \[ |AB| = \sqrt{(-6)^2 + (3 + 5)^2} \] \[ |AB| = \sqrt{36 + 8^2} = \sqrt{36 + 64} = \sqrt{100} = 10 \]
Израчунај растојање тачака \( S(-\frac{1}{2}, 0) \) и \( T(0.5, -3) \).
Користимо општу формулу. Уместо разломка \(-\frac{1}{2}\) можемо писати \(-0.5\): \[ |ST| = \sqrt{(0.5 - (-0.5))^2 + (-3 - 0)^2} \] \[ |ST| = \sqrt{(0.5 + 0.5)^2 + (-3)^2} \] \[ |ST| = \sqrt{1^2 + 9} = \sqrt{1 + 9} = \sqrt{10} \]

Задаци за вежбање

Лак: Дате су тачке \( A(1, 6) \) и \( B(1, -2) \). Одреди њихово растојање без коришћења Питагорине теореме.
Пошто обе тачке имају исту x-координату (1), растојање је апсолутна вредност разлике њихових y-координата:
\( |AB| = |-2 - 6| = |-8| = 8 \)
Средњи: Одреди растојање тачака \( C(-3, -3) \) и \( D(-4, -4) \).
Примењујемо општу формулу: \[ |CD| = \sqrt{(-4 - (-3))^2 + (-4 - (-3))^2} \] \[ |CD| = \sqrt{(-4 + 3)^2 + (-4 + 3)^2} \] \[ |CD| = \sqrt{(-1)^2 + (-1)^2} \] \[ |CD| = \sqrt{1 + 1} = \sqrt{2} \]
Тежак: Тачке \( M(-1, 1) \), \( N(-2, 0) \) и \( S(-4, 2) \) су темена троугла. Докажи да је тај троугао правоугли.
Дужине страница троугла једнаке су растојањима његових темена. Рачунамо дужине страница помоћу формуле за растојање:
\( MN = \sqrt{(-2 - (-1))^2 + (0 - 1)^2} = \sqrt{(-1)^2 + (-1)^2} = \sqrt{1 + 1} = \sqrt{2} \)
\( NS = \sqrt{(-4 - (-2))^2 + (2 - 0)^2} = \sqrt{(-2)^2 + 2^2} = \sqrt{4 + 4} = \sqrt{8} \)
\( SM = \sqrt{(-1 - (-4))^2 + (1 - 2)^2} = \sqrt{3^2 + (-1)^2} = \sqrt{9 + 1} = \sqrt{10} \)

Да би троугао био правоугли, мора да важи Питагорина теорема за дужине његових страница (\(a^2 + b^2 = c^2\)). Најдужа страница (хипотенуза) је \( SM = \sqrt{10} \).
Проверавамо: \( MN^2 + NS^2 = (\sqrt{2})^2 + (\sqrt{8})^2 = 2 + 8 = 10 \).
Како је \( 10 = SM^2 \), тј. \( (\sqrt{10})^2 = 10 \), на основу обрнуте Питагорине теореме следи да је троугао \( MNS \) правоугли.

Савладај
домаћи
уз хиљаде решења, лекција и тестова: