Skip to main content

Теория: 12 Ориентированная площадь (короткая версия)

Скриншот экрана
  Скачать
Задание

На плоскости отмечен отрезок \(\displaystyle AB\small.\) Найдите множество точек плоскости \(\displaystyle M\) таких, что площадь треугольника \(\displaystyle ABM\) равна \(\displaystyle 1\small.\)

Точки имеют координаты: \(\displaystyle A(3;\,1)\) и \(\displaystyle B(2;\,4)\small.\)

Выберите все уравнения, которые описывают множество точек \(\displaystyle M\small.\)

Решение

Обозначим координаты точки \(\displaystyle M \) как \(\displaystyle (x;\,y)\small.\)

Тогда запишем условие, что площадь треугольника \(\displaystyle MAB\) равна \(\displaystyle 1\small,\) в координатах.

Площадь треугольника \(\displaystyle MAB\) равна

\(\displaystyle S_{MAB}=\left|5-1{,}5y-1{,}5x\right|\)

Правило

Пусть векторы \(\displaystyle \overrightarrow{AB}(x_1,y_1)\) и \(\displaystyle \overrightarrow{AD}(x_2,y_2)\)
задают параллелограмм \(\displaystyle ABCD\small.\) Тогда его площадь равна

\(\displaystyle S_{ABCD}=|x_1y_2-x_2y_1|\small.\)

Число \(\displaystyle x_1y_2-x_2y_1\) называется ориентированной площадью параллелограмма.

1. Достроим треугольник \(\displaystyle MAB\) до параллелограмма \(\displaystyle MANB{\small:}\)

(Чтобы достроить до параллелограмма, необходимо провести \(\displaystyle MB||AN\) и \(\displaystyle BN||MA\small.\))


2. Найдем площадь параллелограмма \(\displaystyle MANB\small.\)

Координаты векторов:

\(\displaystyle \overrightarrow{MA}(3-x;\,1-y)\) и \(\displaystyle \overrightarrow{MB}(2-x;\,4-y)\small.\)

Тогда площадь параллелограмма, образованного векторами \(\displaystyle \overrightarrow{MA}\) и \(\displaystyle \overrightarrow{MB}{\small:}\)

\(\displaystyle \begin{aligned}S_{MANB}=|x_1y_2-x_2y_1|=|(3-x)\cdot(4-y)-(1-y)\cdot (2-x)|=\\=|(12-3y-4x+xy)-(2-x-2y+xy)|=|10-y-3x|\small.\end{aligned}\small.\)
 

3. Диагональ \(\displaystyle AB\) разбивает параллелограмм \(\displaystyle MANB\) на два равных треугольника \(\displaystyle MAB\) и \(\displaystyle NAB\small.\)

Тогда площадь треугольника \(\displaystyle MAB\) равна половине площади параллелограмма \(\displaystyle MANB{\small:}\)

\(\displaystyle S_{MAB}=\frac{S_{MANB}}{2}=\frac{|10-y-3x|}{2}=|5-0{,}5y-1{,}5x|\small.\)

По условию

\(\displaystyle |5-0{,}5y-1{,}5x|=1\small.\)

Данное условие с модулем равносильно двум условиям:

\(\displaystyle \left[\begin{gathered}5-0{,}5y-1{,}5x=1,\\-(5-0{,}5y-1{,}5x)=1.\end{gathered}\right.\)

Получили, что точка \(\displaystyle M\) лежит на одной из двух прямых:

\(\displaystyle -1{,}5x-0{,}5y+4=0\) или \(\displaystyle 1{,}5x+0{,}5y-6=0\small.\)

Эти уравнения равносильны предложенным уравнениям:

\(\displaystyle -1{,}5x-0{,}5y+4=0\) и \(\displaystyle 3x+y-12=0\small.\)