На плоскости отметили две точки \(\displaystyle A\) и \(\displaystyle B\small.\) Известно, что \(\displaystyle AB=5\small.\) Найдите множество всех точек \(\displaystyle M\) таких, что
\(\displaystyle AM^2+BM^2=35\small.\)
Чему равен радиус окружности, на которой лежат все такие точки \(\displaystyle M?\)
Указание
Для упрощения вычислений введите систему координат так, чтобы:
- началом координат была середина отрезка \(\displaystyle AB{\small;}\)
- отрезок \(\displaystyle AB\) лежал на оси абсцисс.
Введем прямоугольную систему координат так, что:
- середина отрезка \(\displaystyle AB\) – начало координат;
- отрезок \(\displaystyle AB\) лежит на оси абсцисс.
Тогда координаты точек: \(\displaystyle A(-2{,}5;\,0),\,B(2{,}5;\,0)\small.\)
Пусть точка \(\displaystyle M \) имеет координаты \(\displaystyle (x;\,y)\small.\)
- \(\displaystyle AM^2=(x+2{,}5)^2+y^2\small,\)
- \(\displaystyle BM^2=(x-2{,}5)^2+y^2\small.\)
Подставляя в формулу, предложенную в условии, получаем:
\(\displaystyle AM^2+BM^2=35\small,\)
\(\displaystyle \left((x+2{,}5)^2+y^2\right)+\left((x-2{,}5)^2+y^2\right)=35\small.\)
\(\displaystyle x^2+y^2=11{,}25\small.\)
Получили уравнение окружности. То есть все точки \(\displaystyle M\) лежат на окружности, заданной уравнением:
\(\displaystyle x^2+y^2=11{,}25\small.\)
То есть радиус окружности, на которой лежат все точки \(\displaystyle M{ \small ,}\) равен
\(\displaystyle \sqrt{11{,}25}=1{,}5\sqrt{5}\)
Ответ: \(\displaystyle R=1{,}5\sqrt{5}\small.\)
Можно было ввести систему координат по-другому:
Тогда после упрощения уравнение на координаты имеет вид:
\(\displaystyle x^2-5x+y^2=5\small.\)
Теперь, чтобы получить уравнение окружности в стандартном виде, необходимо выделить полный квадрат:
\(\displaystyle \left(x^2-5x+\left(\frac{5}{2}\right)^2\right)-\left(\frac{5}{2}\right)^2+y^2=5\small,\)
\(\displaystyle \left(x-\frac{5}{2}\right)^2+y^2=5+\left(\frac{5}{2}\right)^2\small,\)
\(\displaystyle \left(x-2{,}5\right)^2+y^2=11{,}25\small,\)
Получили окружность с центром \(\displaystyle (2{,}5;\,0)\) и радиусом \(\displaystyle \sqrt{11{,}25}\small.\)