محور

آخرین ویرایش: 26 بهمن 1402
دسته‌بندی: هندسه دکارتی
امتیاز:

تعریف محور

محور، خطی است جهت‌دار که روی آن یک نقطه به‌عنوان مبدا و طولی را به‌عنوان واحد اندازه‌گیری اختیار کرده باشیم.

محور - پیمان گردلو

جهت محور از چپ به راست، جهت مثبت و در خلاف آن، جهت منفی است.

معمولا محور را با x'Ox نام‌گذاری می‌کنیم که در آن O مبدا محور است.

در شکل بالا پاره خط OA را با در نظر گرفتن جهت مثبت، محور بردار می‌نامیم و آن را به‌صورت OA→ و طول بردار را با نماد OA→ نشان می‌دهیم. 

بردار واحد (یکانی) محور

بردار واحد برداری است به طول واحد که ابتدایش بر مبدا مختصات و جهت آن هم‌جهت با جهت مثبت محور باشد.

محور - پیمان گردلو

در شکل فوق OI→ بردار یکانی محور است.

اگر A نقطه دل‌خواهی روی محور باشد، طول نقطه A که آن را با xA نشان می‌دهیم، عددی است که در تساوی زیر صدق می‌کند:

OA→=xA×OI→

  • xA را اندازه جبری OA→ نیز می‌گویند.
  • اندازه جبری OA→ را به‌صورت OA¯ نشان می‌دهیم، یعنی OA¯=xA.  

تمرین

شکل زیر را در نظر بگیرید:

محور - پیمان گردلو

طول نقطه A و B و اندازه جبری بردار AB→ و BA→ را به‌دست بیاورید.  

xA=OA¯=+3xB=OB¯=−2


اندازه جبری بردار AB→ که با محور x'Ox هم‌راستاست، عددی است حقیقی که اندازه آن طول پاره‌خط AB و علامت آن بر حسب آن‌که بردار AB→ با محور هم‌جهت یا مختلف‌الجهت باشد، مثبت یا منفی است.


در شکل بالا داریم:

A​B¯=−5BA¯=+5

نکته

اندازه هندسی AB و BA مساوی است و بردار AB→ را می‌توان با استفاده از بردار یکه i→ بر محور x'Ox به‌صورت نشان داد:  

AB→=AB¯.i→

رابطه شال 

قضیه

اگر A و B و C سه نقطه دل‌خواه بر روی یک محور باشند، همواره داریم: 

AB¯+BC¯=AC¯

اثبات

بر حسب اوضاع نسبی نقاط  A و B و C روی محور، شش حالت ممکن است رخ دهد. 

محور - پیمان گردلو

در شکل 1 درستی رابطه شال بدیهی است. 

در شکل 2 درستی رابطه شال را بررسی می‌کنیم:

AC¯+CB¯=AB¯⇒AC¯=AB¯−CB¯⇒AC¯=AB¯−−BC¯⇒AC¯=AB¯+BC¯


اثبات رابطه شال در اشکال دیگر هم به‌طریق مشابه انجام می‌شود.

نکته

رابطه شال برای بیش از سه نقطه هم قابل تعمیم است:

AB¯+BC¯+CD¯+DE¯+EA¯=0⇒AB¯+BC¯+CD¯+DE¯=−EA¯⇒AB¯+BC¯+CD¯+DE¯=AE¯

تمرین

حاصل کسر زیر را به‌دست آورید.

AC¯+CB¯+BD¯DB¯+BC¯+CA¯

AC¯+CB¯+BD¯DB¯+BC¯+CA¯=AD¯DA¯=AD¯−AD¯=−1

اندازه جبری بردار

قضیه

اندازه جبری برداری که بر یک محور واقع باشد مساوی است با طول انتهای بردار منهای طول ابتدای آن.

اثبات

دو نقطه A و B را روی محور x'Ox در نظر می‌گیریم:  

محور - پیمان گردلو

بر اساس رابطه شال داریم:

OA¯+AB¯=OB¯⇒AB¯=OB¯−OA¯⇒AB¯=xB−xA

AB→=AB¯=xB−xA

نکته

فاصله دو نقطه واقع بر یک محور

اگر نقطه A به طول xA و نقطه B به طول xB دو نقطه واقع بر یک محور باشند، در این‌صورت فاصله دو نقطه A و B که طول پاره‌خط AB است و از رابطه زیر به‌دست می‌آید:   

AB=xB−xA

تمرین

اگر xB=−3xA=2 اندازه های جبری زیر را به‌دست آوريد.

AB¯

AB¯=xB−xA=−3−2=−3−2=−5

BA¯

BA¯=xA−xB=2−−3=2+3=5

تمرین

اگر داشته باشیم:

xC=−2  ,  xB=2  ,  xA=−1AB¯=2CD¯

xD را به‌دست آوريد.

AB¯=2CD¯⇒xB−xA=2xD−xC⇒2−−1=2xD−−2⇒3=2xD+2

⇒3=2xD+4⇒2xD=−1⇒xD=−12

تمرین

اگر نقاط C,B,A روی يک محور باشند، حاصل زير را به‌دست آوريد.  

OA¯×BC¯+OB¯×CA¯+OC¯×AB¯

می‌دانيم:

OC¯=xC  ,   OB¯=xB  ,  OA¯=xA


پس داریم:

OA¯×BC¯+OB¯×CA¯+OC¯×AB¯

=xAxC−xB+xBxA−xC+xCxB−xA

=xAxC−xAxB+xBxA−xBxC+xCxB−xCxA

=0

تمرین

اگر C,B,A,O بر روی يک محور واقع باشند، ثابت كنيد:

OA¯2AB¯×AC¯+OB¯2BC¯×BA¯+OC¯2CA¯×CB¯=1

OA¯2AB¯×AC¯+OB¯2BC¯×BA¯+OC¯2CA¯×CB¯

=xA−xO2xB−xAxC−xA+(xB−xO)2−xC−xBxB−xA+(xC−xO)2−xC−xA−xC−xB

=xA2xB−xAxC−xA−xB2xC−xBxB−xA+xC2xC−xAxC−xB

=xA2xC−xB−xB2xC−xA+xC2xB−xAxB−xAxC−xAxC−xB


=xA2xC−xA2xB−xB2xC+xB2xA+xC2xB−xC2xAxC2−xA+xBxC+xAxBxB−xA

=xA2xC−xA2xB−xB2xC+xB2xA+xC2xB−xC2xAxC2xB−xAxBxC−xB2xC+xAx2B−xC2xA+xA2xC+xAxBxC−xA2xB


=xA2xC−xA2xB−xB2xC+xB2xA+xC2xB−xC2xAxC2xB−xB2xC+xAxB2−xC2xA+xA2xC−xA2xB

=1

تمرین

فرض كنيم D,C,B,A چهار نقطه روی يک محور واقع هستند، در اين‌صورت مقدار زیر را بیابید.

AC¯+CB¯AD¯+DB¯

AC¯+CB¯AD¯+DB¯=xC−xA+xB−xCxD−xA+xB−xD=xB−xAxB−xA=1

تمرین

رابطه استوارت

نقطه C,B,A به‌طور غير مشخص بر روی یک محور واقعند، درستی رابطه زير را تحقیق کنید:

OA¯2⋅BC¯+OB¯2⋅CA¯+OC¯2⋅AB¯+AB¯⋅BC¯⋅CA¯=0

OA¯2⋅BC¯+OB¯2⋅CA¯+OC¯2⋅AB¯+AB¯⋅BC¯⋅CA¯

=xA−xO2.xC−xB+xB−xO2.xA−xC+xC−xO2.xB−xA+xB−xA.xC−xB.xA−xC

=a2c−b+b2a−c+c2b−a+b−ac−ba−c

=a2c−a2b+b2a−b2c+c2b−c2a+abc−ab2−a2c+a2b−bc2+b2c+ac2−abc

=0

دریافت مثال

طول وسط یک پاره خط

اگر p وسط پاره خط AB باشد، داریم:

محور - پیمان گردلو

xp=xA+xB2

تمرین

اگر AB¯=4 باشد، و طول وسط AB مساوی 3 باشد، آن‌گاه: 

طول نقاط A,B را تعيين كنيد. 

AB¯=4⇒xB−xA=4

xp=3⇒xA+xB2=3⇒xA+xB=6

xB−xA=4xA+xB=6xA=1xB=5

تمرین

نقطه M وسط پاره خط AB است، صحت رابطه زیر را تحقیق کنید: 

MA¯2−MB¯2=0

xM=xA+xB2⇒2xM=xA+xB

MA¯2−MB¯2

=xA−xM2−xB−xM2=xA2−2xAxM+xM2−xB2−2xBxM+xM2

=xA2−2xAxM+xM2−xB2+2xBxM−xM2


=xA2−xB2+2xBxM−2xAxM

=xA−xBxA+xB+2xMxB−xA

=xA−xBxA+xB−2xMxA−xB

=xA−xBxA+xB−2xM

=xA−xB2xM−2xM=0

دریافت مثال

نکته

اگر نقطه M بر پاره خط AB روی محورx'Oxطوری انتخاب شود که داشته باشیم:

MA¯MB¯=k

طول نقطهMبه‌صورت زیر محاسبه می‌شود:  

xM=kxB−xAk−1

اثبات

MA¯MB¯=k⇒xA−xMxB−xM=k⇒xA−xM=kxB−kxM

⇒kxM−xM=kxB−xA⇒k−1xM=kxB−xA⇒xM=kxB−xAk−1

دریافت مثال

خرید پاسخ‌ها

محور

4,000تومان
خرید فایل PDF مثال ها و جواب ها

برای ارسال نظر وارد سایت شوید