LES 1 LIJNEN DEFINITIESΒ Β· β’ Twee lijnen k en m staan loodrecht op elkaar als rc k Γ rc m = -1....
Transcript of LES 1 LIJNEN DEFINITIESΒ Β· β’ Twee lijnen k en m staan loodrecht op elkaar als rc k Γ rc m = -1....
Hoofdstuk 8 Meetkunde met coΓΆrdinaten (V5 Wis B) Pagina 1 van 18
PARAGRAAF 8.1 : LIJNEN EN HOEKEN
LES 1 LIJNEN
DEFINITIES
Je kunt een lijn op verschillende manieren bepalen / opschrijven :
(1) RC - manier π¦π¦ = ππππ + ππ β Handig als je de rc weet
(2) Lineaire combinatie : ππππ + πππ¦π¦ = ππ
β Is een andere a dan bij versie (1) β Vaak makkelijk bij stelsel vergelijkingen oplossen
(3) Assenvergelijking π₯π₯ππ
+ π¦π¦ππ
= 1
β (p , 0) en (0 , q) zijn de snijpunten met de assen.
(4) Parametervoorstelling : οΏ½ππ = 2π‘π‘ + 1π¦π¦ = π‘π‘ + 3
β De 3e variabele t bepaalt de coΓΆrdinaten (denk aan de eenheidscirkel) β Door t te elimineren kun je deze ook schrijven in vorm (1) of (2) β Dit heet ook wel een kromme
Hoofdstuk 8 Meetkunde met coΓΆrdinaten (V5 Wis B) Pagina 2 van 18
VOORBEELD 1
Gegeven zijn de punten (0,4) en (6,0).
a. Stel de vergelijking op van deze lijn. b. Schrijf deze lijn in de vorm ππππ + πππ¦π¦ = ππ. Met a, b en c gehele getallen. c. Bepaal de vergelijking van de lijn in de vorm π¦π¦ = ππππ + ππ
OPLOSSING 1
a. π₯π₯6
+ π¦π¦4
= 1
b. Je kunt de eerste vergelijking ook schrijven als 16ππ + 1
4π¦π¦ = 1 Als je aan beide kanten met 24 (=4β6) vermenigvuldigd krijg je : 24 β 16ππ + 24 β 16π¦π¦ = 24 4ππ + 6π¦π¦ = 24
c. Schrijf de laatste vorm als π¦π¦ = : 4ππ + 6π¦π¦ = 24 6π¦π¦ = β4ππ + 24 π¦π¦ = β46π₯π₯ + 4
OPMERKING
Je had dit opgave c ook kunnen oplossen door de rc met twee punten uit te rekenen : ππ = π₯π₯π¦π¦
π₯π₯π₯π₯= 0β4
6β0= β4
6 en vervolgens de b berekenen.
Hoofdstuk 8 Meetkunde met coΓΆrdinaten (V5 Wis B) Pagina 3 van 18
VOORBEELD 2
Gegeven is de parametervoorstelling οΏ½ππ = 2π‘π‘ + 1π¦π¦ = π‘π‘ + 3
Schrijf deze in de andere twee vormen
OPLOSSING 2
π¦π¦ = π‘π‘ + 3 β π‘π‘ = π¦π¦ β 3. Invullen in de andere geeft :
ππ = 2π‘π‘ + 1 ππ = 2(π¦π¦ β 3) + 1 ππ = 2π¦π¦ β 6 + 1 ππ = 2π¦π¦ β 5
(1) ππ = 2π¦π¦ β 5 2π¦π¦ = ππ + 5
π¦π¦ = 12ππ + 2 1
2
(2) ππ = 2π¦π¦ β 5
ππ β 2π¦π¦ = β5 ππβ5
+π¦π¦
2,5= 1
OPMERKING
Je kunt aan de laatste vergelijking zien dat de snijpunten met de assen (β5,0) en (0, 2Β½) zijn.
Hoofdstuk 8 Meetkunde met coΓΆrdinaten (V5 Wis B) Pagina 4 van 18
VOORBEELD 3
Gegeven zijn de lijnen ππ βΆ 2ππ + πππ¦π¦ = 10 en ππ βΆ (ππ + 5)ππ + 3π¦π¦ = ππ
a. Voor welke waarde van p (en q) zijn de lijnen evenwijdig b. Voor welke waarde van p (en q) zijn de lijnen gelijk.
Neem nu ππ = 2 en ππ = 19.
c. Los het stelsel op.
OPLOSSING 3
a. Evenwijdig betekent ππππππ = ππππππ (1) ππππππ berekenen : 2ππ + πππ¦π¦ = 10 πππ¦π¦ = β2ππ + 10
π¦π¦ = β2ππππ + 10
ππ
(2) ππππππ berekenen : (ππ + 5)ππ + 3π¦π¦ = ππ 3π¦π¦ = β(ππ + 5)ππ + ππ
π¦π¦ = βππβ53
ππ + ππ3
(3) ππππππ = ππππππ : β2ππ
= βππβ53
ππ(βππ β 5) = β2 β 3 βππ2 β 5ππ = β6
ππ2 + 5ππ = 6 ππ2 + 5ππ β 6 = 0 (ππ β 1)(ππ + 6) = 0 ππ = 1 π£π£ ππ = β6 (en q maakt niks uit)
Hoofdstuk 8 Meetkunde met coΓΆrdinaten (V5 Wis B) Pagina 5 van 18
b. Er zijn twee oplossingen voor p. bij elke oplossing moet je de bijbehorende q berekenen : (1) Neem ππ = 1. Vul deze in in de vergelijkingen 2ππ + πππ¦π¦ = 10 en (ππ + 5)ππ + 3π¦π¦ = ππ :
2ππ + π¦π¦ = 10 en 6ππ + 3π¦π¦ = ππ { Vermenigvuldig de eerste vergelijking met 3 } 6ππ + 3π¦π¦ = 30 en 6ππ + 3π¦π¦ = ππ Dus ππ = 30
(2) Neem ππ = β6. Vul deze in in de vergelijkingen 2ππ + πππ¦π¦ = 10 en (ππ + 5)ππ + 3π¦π¦ = ππ :
2ππ β 6π¦π¦ = 10 en βππ + 3π¦π¦ = ππ { Vermenigvuldig de tweede vergelijking met -2 } 2ππ β 6π¦π¦ = 10 en 2ππ β 6π¦π¦ = β2ππ Deze zijn gelijk als ππ = β5
c. Neem ππ = 2 en ππ = 19 en vul deze in in de vergelijkingen 2ππ + πππ¦π¦ = 10 en (ππ + 5)ππ + 3π¦π¦ = ππ :
οΏ½2ππ + 2π¦π¦ = 107ππ + 3π¦π¦ = 19 οΏ½Γ 3
Γ 2οΏ½
οΏ½ 6ππ + 6π¦π¦ = 3014ππ + 6π¦π¦ = 38
β
--------------------------- β8ππ = β8 β ππ = 1
Invullen in de eerste vergelijking geeft 2 β 1 + 2π¦π¦ = 10 2π¦π¦ = 8 π¦π¦ = 4 Dus het snijpunt = (ππ,ππ)
OPMERKING
β’ Soms werkt bij het oplossen van gelijke lijnen de methode met de rc niet. Je moet dan gebruik maken van een andere methode : Gegeven zijn de lijnen ππππ + πππ¦π¦ = ππ ππππ ππππ + πππ¦π¦ = ππ.
Deze lijnen zijn gelijk / vallen samen als : ππππ
= ππππ
= ππππ
Hoofdstuk 8 Meetkunde met coΓΆrdinaten (V5 Wis B) Pagina 6 van 18
LES 2 HOEK TUSSEN TWEE LIJNEN
DEFINITIE HOEKEN VAN LIJNEN
β’ Voor een hoek Ξ± van een lijn k en de x-as geldt :
ππππππ (πΆπΆ) = ππ1
= π π π π ππ1
= ππππππ
ππππππ = ππππππ (πΆπΆ)
β’ Als je te maken hebt met twee lijnen, moet je rekenen met twee aparte hoeken :
β’ Een hoek Ο tussen de lijnen k en l geldt Ο = Ξ± β Ξ². β’ Er geldt 0 β€ Ο β€ 90
Ξ±
Ξ²
Hoofdstuk 8 Meetkunde met coΓΆrdinaten (V5 Wis B) Pagina 7 van 18
VOORBEELD 1
Bepaal de hoek tussen de lijnen π¦π¦ = 2ππ β 1 en π¦π¦ = β34ππ + 3. (Zie plaatje)
OPLOSSING 1
(1) Eerst Ξ± bereken :
π‘π‘ππππ(πΌπΌ) = 21
= 2
πΌπΌ = 63,4Β°
(2) Dan Ξ² berekenen
π‘π‘ππππ(π½π½) = β34
π½π½ = β36,8Β°
(3) ππ = πΌπΌ β π½π½ = 63,4 ββ36,8 = 100,3
(4) Aangezien de hoek altijd kleiner is dan 90Β° moet je nog één stap uitvoeren : β (ππππππππ ππ, ππππππππ ππ) = 180β 100,3 = 79,7
Ξ±
Ξ²
Hoofdstuk 8 Meetkunde met coΓΆrdinaten (V5 Wis B) Pagina 8 van 18
PARAGRAAF 8.2 : AFSTAND VAN PUNT TOT LIJN
LES 1 : AFSTAND PUNTEN EN LOODRECHTE LIJNEN
THEORIE LIJNEN β PUNTEN - AFSTANDEN
β’ d(A, B) = { De afstand van punt A tot punt B } β’ De afstand tussen de punten A= (xa, ya, za) en B=(xb , yb, zb) kun je berekenen met de
formule : ππ(π΄π΄,π΅π΅) = οΏ½(ππππ β ππππ)2 + (π¦π¦ππ β π¦π¦ππ)2 + (π§π§ππ β π§π§ππ)2 (Pythagoras)
β’ Het midden van de punten A en B is ππ = (π₯π₯ππ+π₯π₯ππ2
, π¦π¦ππ+π¦π¦ππ2
, π§π§ππ+π§π§ππ2
)
β’ Twee lijnen k en m staan loodrecht op elkaar als rck Γ rcm = -1.
VOORBEELD 1
Gegeven zijn de punten π΄π΄ = (3 , 5) en π΅π΅ = (β1 , 7).
a. Bereken de afstand AB. b. Bereken het midden M van AB.
Lijn k staat loodrecht op de lijn AB en gaat door het punt M
c. Bepaal de vergelijking van lijn k.
Hoofdstuk 8 Meetkunde met coΓΆrdinaten (V5 Wis B) Pagina 9 van 18
OPLOSSING 1
a. De afstand ππ(π΄π΄,π΅π΅) = οΏ½(3 ββ1)2 + (5 β 7)2 = β16 + 4 = β20
b. ππ = (3+ β12
, 5+72
) = (1,6)
c. (1) πππππ΄π΄π΄π΄ = 7β5β1β3
= 2β4
= β12
(2) πππππ΄π΄π΄π΄ Γ ππππππ = β1 β β12
Γ ππππππ = β1 β ππππππ = 2
(3) ππ = (1,6) ligt op de lijn π¦π¦ = 2ππ + ππ 6 = 2 β 1 + ππ ππ = 4 (4) π¦π¦ = 2ππ + 4
Hoofdstuk 8 Meetkunde met coΓΆrdinaten (V5 Wis B) Pagina 10 van 18
VOORBEELD 2
Gegeven zijn de punten A = (0 , p) en B = (p+1 , 7).
Druk AB uit in p en bereken wanneer deze afstand minimaal is.
OPLOSSING 2
(1) ππ(π΄π΄,π΅π΅) = οΏ½(ππ + 1 β 0)2 + (7 β ππ)2 = οΏ½ππ2 + 2ππ + 1 + 49 β 14ππ + ππ2
ππ(π΄π΄,π΅π΅) = οΏ½2ππ2 β 12ππ + 50
(2) Noem deze ππ(ππ) = οΏ½2ππ2 β 12ππ + 50. Bepaal het minimum door fβ(p)=0 :
ππβ²(ππ) = 12
(2ππ2 β 12ππ + 50)β12 β (4ππ β 12)
ππβ²(ππ) = 2ππβ6οΏ½2ππ2β12ππ+50
= 0
2ππ β 6 = 0
2ππ = 6
ππ = 3 β ππππππππππππππππ πππππππ‘π‘ππππππ = ππ(3) = β32 = 4β2
Hoofdstuk 8 Meetkunde met coΓΆrdinaten (V5 Wis B) Pagina 11 van 18
LES 2 : AFSTAND PUNT - LIJN
DEFINITIE
(1) ππ(ππ, ππ) = { De afstand van punt P tot lijn l } (2) In het plaatje hiernaast is ππ(ππ, ππ) = ππππ (3) Lijn PQ staat loodrecht op lijn l.
Dus rcl Γ rcPQ = -1
VOORBEELD 1 (BOEK BLZ 157)
Gegeven is de lijn ππ βΆ 3ππ + 2π¦π¦ = 12. Lijn l staat loodrecht op lijn k en gaat door het punt ππ = ( 5 , 5).
a. Bepaal de vergelijking van lijn l. b. Bepaal de afstand van P tot lijn k.
OPLOSSING 1
a. Schrijf de lijn eerst in de vorm π¦π¦ = . .. : 3ππ + 2π¦π¦ = 12 2π¦π¦ = β3ππ + 12
π¦π¦ = β1 12ππ + 12
(1) rck = β1 12
(2) πππππππ΄π΄ Γ ππππππ = β1
β1 12
Γ ππππππ = β1
ππππππ = 23
(3) ππ = ( 5 , 5) ligt op de lijn π¦π¦ = 23
ππ + ππ
5 = 23
β 5 + ππ
ππ = 5 β103
=153
=103
=53
(4) π¦π¦ = 23ππ + 5
3
Q
Hoofdstuk 8 Meetkunde met coΓΆrdinaten (V5 Wis B) Pagina 12 van 18
b. Bereken eerst het snijpunt Pβ van de lijnen k en l.
(1) Vul π¦π¦ = 23ππ + 5
3 in in de vergelijking 3ππ + 2π¦π¦ = 12
3ππ + 2 οΏ½23ππ +
53οΏ½ = 12
3ππ +43ππ +
103
= 12 (Γ 3)
9ππ + 4ππ + 10 = 36
13ππ = 26
ππ = 2 β π¦π¦ = 23β 2 + 5
3= 3
Dus het snijpunt is ππ = (2,3)
(2) De afstand ππ(ππ,ππ) = ππ(ππ,ππβ) = οΏ½(5 β 2)2 + (5 β 3)2 = β9 + 4 = β13
OPMERKING
Als lijn ππ βΆ ππππ + πππ¦π¦ = ππ dan is
(1) De richtingsvector van de loodrechte lijn l is οΏ½ ππβπποΏ½
(2) Lijn l : ππππ β πππ¦π¦ = ππ (3) Je kunt de c berekenen door punt P in te vullen
Hoofdstuk 8 Meetkunde met coΓΆrdinaten (V5 Wis B) Pagina 13 van 18
PARAGRAAF 8.3 CIRKELVERGELIJKINGEN
DEFINITIE
β’ Voor een cirkel met middelpunt (p,q) geldt de vergelijking : 222 )()( rqypx =β+β
β’ De straal staat altijd loodrecht op de raaklijn aan de cirkel.
VOORBEELD 1
De lijn ππ βΆ π¦π¦ = 2ππ + 2 raakt de cirkel met middelpunt (4,5). Bepaal de vergelijking van de cirkel.
OPLOSSING 1
β’ We moeten eerst de vergelijking van MR bepalen. β’ Vervolgens kunnen we de straal berekenen en de vergelijking opstellen.
(1) Vergelijking lijn MR is π¦π¦ = βΒ½ππ + ππ (loodrecht op lijn k !!) (2) Lijn MR gaat door ππ = (4,5)
Dus : 5 = βΒ½ β 4 + ππ ππ = 7
(3) Snijpunt MR en lijn k : βΒ½ππ + 7 = 2ππ + 2 β2 Β½ππ = β5 ππ = 2 β π¦π¦ = 2 β 2 + 2 = 6 β π π = (2,6)
(4) ππ = οΏ½(4 β 2)2 + (5 β 6)2 = β4 + 1 = β5
(5) Voor cirkel geldt de vergelijking : 5)5()4()5()5()4( 22222 =β+ββ=β+β yxyx
Hoofdstuk 8 Meetkunde met coΓΆrdinaten (V5 Wis B) Pagina 14 van 18
VOORBEELD 2
Gegeven 02012 22 =+++ yxx .
a. Bereken de coΓΆrdinaten van het middelpunt en de bijbehorende straal.
Gegeven het punt π΄π΄ = (1,2)
b. Ligt punt A binnen of buiten de cirkel c. Bereken de afstand van π΄π΄ = (1,2) tot de cirkel.
OPLOSSING 2
a. Omdat 3612)6( 22 ++=+ xxx geldt
(1) 02036)6( 22 =++β+ yx
(2) 2036)6( 22 β=++ yx
222 416)6( ==++ yx
(3) Middelpunt M = (-6,0) en r = 4
b. De afstand ππ(π΄π΄,ππ) = οΏ½(1 ββ6)2 + (2 β 0)2 = β49 + 4 = β53
Omdat β53 > 4 ligt A buiten de cirkel
c. Afstand tot de cirkel = β53 β 4
Hoofdstuk 8 Meetkunde met coΓΆrdinaten (V5 Wis B) Pagina 15 van 18
PARAGRAAF 8.4 RAAKLIJN EN SNIJPUNTEN BIJ CIRKEL
LES 1 : RAAKLIJN AAN CIRKEL OPSTELLEN
VOORBEELD 1
Punt R = (3 , 6) ligt op de cirkel 5)5()4( 22 =β+β yx
Stel een vergelijking op van de raaklijn k in punt R.
OPLOSSING 1
We moeten eerst de rc van lijn r weten en dan is het herhaling :
(1) Middelpunt M = (4,5).
(2) ππππππ = 6β53β4
= 1β1
= β1.
(3) ππππππ Γ ππππππ = β1 β β1 Γ ππππππ = β1 β ππππππ = 1
(4) Vergelijking lijn k is π¦π¦ = 1 β ππ + ππ β π¦π¦ = ππ + ππ
(5) Lijn gaat door π π = (3 , 6) dus : 6 = 3 + ππ β ππ = 3
(6) Lijn ππ βΆ π¦π¦ = ππ + 3
Hoofdstuk 8 Meetkunde met coΓΆrdinaten (V5 Wis B) Pagina 16 van 18
LES 2 : SNIJPUNTEN VAN LIJN EN CIRKEL
DEFINITIE
Als een lijn π¦π¦ = ππππ + ππ en de cirkel 222 )()( rqypx =β+β elkaar snijden dan kunnen er:
(1) Twee snijpunten zijn β π·π· > 0 (2) EΓ©n snijpunt zijn β π·π· = 0 (3) Geen snijpunt zijn β π·π· < 0
Hoofdstuk 8 Meetkunde met coΓΆrdinaten (V5 Wis B) Pagina 17 van 18
VOORBEELD 1
Gegeven is de cirkelvergelijking 16)6( 22 =++ yx en de lijn k met
vergelijking π¦π¦ = ππππ + 1.
a. Neem ππ = 1. Bereken de x-coΓΆrdinaten van de snijpunten van lijn k en de cirkel. b. Voor exact welke a de lijn π¦π¦ = ππππ + 1 de raaklijn is.
OPLOSSING 1
a. Vul π¦π¦ = ππ + 1 in in 16)6( 22 =++ yx . Dit geeft :
16)1()6( 22 =+++ xx
ππ2 + 12ππ + 36 + ππ2 + 2ππ + 1 = 16
2ππ2 + 14ππ + 21 = 0
ππ = β14Β±β142β4β2β212β2
ππ = β14Β±β196β1684
ππ = β14Β±β196β1684
ππ = β14+β284
π£π£ ππ = β14ββ284
b. Vul π¦π¦ = ππππ + 1 in in 16)6( 22 =++ yx . Dit geeft :
(1) Vul π¦π¦ = ππππ + 1 in :
16)1()6( 22 =+++ axx
ππ2 + 12ππ + 36 + ππ2ππ2 + 2ππππ + 1 = 16
(ππ2 + 1)ππ2 + (12 + 2ππ)ππ + 21 = 0
Hoofdstuk 8 Meetkunde met coΓΆrdinaten (V5 Wis B) Pagina 18 van 18
(2) Deze raakt de cirkel als de D gelijk is aan nul :
π·π· = (12 + 2ππ)2 β 4(ππ2 + 1) β 21
π·π· = 4ππ2 + 48ππ + 144β 84ππ2 β 84 = 0
π·π· = β80ππ2 + 48ππ + 60 = 0
(3) Oplossen met abc-formule
π·π· = 482 β 4 β β80 β 60 = 21504
ππ = β48+β21504β160
π£π£ ππ = β48ββ21504β160