Естественные науки

Простенькая задачка из аналитической геометрии.

Луч света, проходящий через т. (2; 3) отражается от пр. x+y+1=0 и проходит через т. (1;1). Найти уравнения падающего и отраженного лучей.
5x - 4y + 2 = 0
4x - 5y + 1 = 0
Устная задача.

Указание. А (1; 1), В (2; 3), исходная прямая р.
1. Найди точку С, симметричную А относительно р.
2. Падающий луч на прямой ВС.
3. Найди точку М пересечения р и ВС.
4. Отраженный луч на АМ.
Александр Мехонцев
Александр Мехонцев
57 858
Лучший ответ
ответ удалила, сейчас переделаю
Пух Лёха
Пух Лёха
83 606
Пух Лёха 1)
найдем расстояние от точек до прямой:
х+у+1=0

нормаль=(1;1)
ее длина= √2

нормальное уравнение прямой: х/√2 + у/√2+1/√2=0
расстояние от (1;1) до прямой=(1/√2 + 1/√2+1/√2)=3/√2
расстояние от (2;3) до прямой=(2/√2 + 3/√2+1/√2)=6/√2

расстояние от второй точки вдвое больше.

2) проводим перпендикуляр к прямой между точками таким образом, чтобы расстояние от точки (1;1) до перпендикуляра было в два раза меньше, чем расстояние от точки (2;3) до перпендикуляра.

для этого проводим перпендикуляр к прямой через эти точки
(х-1)/1=(у-1)/1, после упрощения у=х
(х-2)/1=(у-3)/1, после упрощения у=х+1

и берем такую прямую:
2(у=х) +
+(у=х+1)
3у=2х+1
у=х+1/3

3) ищем точку пересечения этой прямой и х+у+1=0
(-2/3; -1/3)
Пух Лёха 4) проводим прямые через эту точку и данные точки:
(-2/3; -1/3) и (1;1)
(х-1)/(1+2/3) = (у-1)/(1+1/3)
после упрощения
(х-1)/5 = (у-1)/4

(-2/3; -1/3) и (2;3)
(х-2)/(2+2/3) = (у-3)/(3+1/3)
после упрощения
(х-2)/8 = (у-3)/10
Пух Лёха Чтобы углы падения и отражения были равны, надо чтобы треугольники (видишь их на рисунке?) были подобны.

Для этого и пункт 1- мы находим длины "длинных" катетов, лежащих на перпендикулярах.

В пункте 2 мы, по сути, разбиваем отрезок данной прямой, лежащий между перпендикулярами, в соотношении 1 к 2, чтобы маленькие катеты тоже относились, как и большие.

Тем самым мы получаем подобные треугольники.
Пух Лёха задачка для тебя, конечно, простенькая.

потому больше ничего не объясняю- ты ведь и так её в уме сделал?)))))
Пух Лёха падающий луч
1) перпендикуляр к прямой х+у+1=0 из точки (1;1) : у=х.

2) пересечение этих прямых:
(-1/2;-1/2)

3) симметричная точка:
(1;1)+ 2*(-1/2-1;-1/2-1)= (-2;-2)

4) прямая через точки
(-2; -2) и (2;3)
(х-2)/(2+2) = (у-3)/(3+2)
после упрощения
(х-2)/4 = (у-3)/5

отраженный луч можно найти аналогично.
а можно найти точку пересечения падающего с осью симметрии.
уравнение падающей прямой имеет вид (проходящей через точку (2,3) )
y=k1*(x-2)+3
уравнение отраженной прямой имеет вид (проходящей через точку (1,1) )
y=k2*(x-1)+1
пусть минимальный угол между первой прямой и прямой x+y+1=0 равен А
тогда
k1=tg(3*pi/4-A)=ctg(pi/4-A)
k2=tg(pi/4-A)=1/k1

решаем систему уравнений:
y=k1*(x-2)+3
y=(1/k1)*(x-1)+1
x+y+1=0
из которой находим значение k1=4/5 и точку пересечения падающей и отраженной прямых.

таким образом,
уравнение падающей прямой имеет вид
y=(4/5)*(x-2)+3
уравнение отраженной прямой имеет вид
y=(5/4)*(x-1)+1
Ангелина Белая
Ангелина Белая
53 831
1. Точка (2;3) принадлежит прямой y=x+1. Значит это и есть точка отражения

2. Падающий луч как и отражённый имеют линейные функции, то есть y = kx+b.
Найдём k и b для отражённого луча. k = dy/dx = (1-3)/(1-2) = -2/-1 = 2. посчитаем b подставив известные значения в уравнение y = kx+b. 1=2*1+b; b = -1. Значит уравнение функции отражённого луча y = 2x-1

3. Вообще всё дальше должно быть сложно... но у нас очень удобная функция от которой мы отражаем. При отражении от неё производная отражённой функции зависит от исходной как k2 = 1/k1. отсюда k2 = 1/2
подставим известные значения что бы найти b
3 = 1/2*2+b
b=2
y = x/2+2

Итак, уравнение падающего луча y = x/2+2, а уравнение отражённого y = 2x-1
Сергей Сергеев
Сергей Сергеев
42 958
Сергей Сергеев со знаком "y" при переносе ошибся
-x-1 = y, тогда точка (2,3) не принадлежит этой прямой.

в таком случае надо найти точку отражения. Как и описано в пункте 3, падающий и отражённый лучи будут иметь производные k1 = 1/k2

отсюда k*x+b1 = x/k+b2 = -x-1 (место пересечения всех трёх функций)
b1 = 3-k*2
b2 = 1-1/k

kx+3-2k = x/k+1-1/k = -x-1

итак, наша система
kx+3-2k = -x-1
x/k+1-1/k = -x-1

kx+x = 2k-4; x*(k+1) = 2k-4; x = (2k-4)/(k+1)
(2k-4)/((k+1)*k)+1-1/k = -(2k-4)/(k+1)-1
(2k-4)/k+(k+1)-(1+1/k) = -(2k-4)-(k+1)
2k-4+k^2+k-k-1=-2k^2+4k-k^2-k
4k^2-k-5=0
D=1+80=81
k1=(1-9)/8=-1 // побочное решение
k2=(1+9)/8=5/4

y1=5/4*x+3-2.5 = 1.25x+0.5
y2=4/5*x+1-0.8 = 0.8x+0.2
Ангелина Белая "1. Точка (2;3) принадлежит прямой y=x+1. Значит это и есть точка отражения"

с чего это вдруг?
Точка (2;3) - принадлежит бесконечному числу прямых линий