N. 1 Per risolvere il problema, abbiamo bisogno di una formula per trovare la distanza tra due punti su un piano:
d = √((x₂-x₁)² + (y₂-y₁)²)
a) Per trovare l'equazione del lato AB, trovare le coordinate dei punti A e B:
A(-2, -3); B(1, 6)
Troviamo la distanza tra i punti A e B:
d = √((1-(-2))² + (6-(-3))²) = √(3² + 9²) = √90
L'equazione per il lato AB è:
(x₁ - x₂)y + (y₂ - y₁)x + (x₁y₂ - x₂y₁) = 0
Sostituisci le coordinate dei punti A e B:
(-3 - 6)y + (1 - (-2))x + (-3×6 - 1×(-2)) = 0
-9y + 3x + 20 = 0
b) Per trovare l'equazione dell'altezza CH, troviamo le coordinate del punto H, che è l'intersezione dell'altezza CH con il lato AB. Per fare ciò, trova l'equazione della linea AB e le coordinate del punto H:
(-3 - 6)y + (1 - (-2))x + (-3×6 - 1×(-2)) = 0
-9y + 3x + 20 = 0
L'equazione della retta AB è:
y = (3/9)x + (20/9)
Poiché l'altezza CH passa per il punto C ed è perpendicolare al lato AB, la pendenza dell'altezza è -3/9 = -1/3. Utilizzando le coordinate del punto C e il coefficiente angolare dell'altezza, troviamo l'equazione per l'altezza di CH:
y - 1 = (-1/3)(x - 6)
y = (-1/3)x + 7
c) Per trovare l'equazione della mediana AM, troviamo le coordinate del punto M, che è il punto medio del lato AB. Per fare ciò, troviamo la media aritmetica delle coordinate dei punti A e B:
x = (-2 + 1)/2 = -0,5; y = (-3 + 6)/2 = 1,5
Il punto M ha coordinate (-0,5, 1,5). L'equazione della mediana AM passa per i punti A e M, quindi utilizziamo la formula per trovare l'equazione di una retta passante per due punti dati:
y - (-3) = ((1,5 - (-3))/(-0,5 - (-2)))(x - (-2))
y + 3 = (4,5/1,5)(x + 2)
y = 3x - 9
d) Per trovare il punto di intersezione tra la mediana AM e l'altezza CH, risolviamo il sistema di equazioni:
y = (-1/3)x + 7
y = 3x - 9
Risolvendo il sistema, otteniamo le coordinate del punto N:
x = 1; y = 4
Il punto N ha coordinate (1, 4).
e) Per trovare l'equazione di una retta passante per il vertice C e parallela al lato AB, troviamo la pendenza del lato AB:
k = (6 - (-3))/(1 - (-2)) = 3
Poiché la retta desiderata passa per il punto C, l'equazione della retta ha la forma:
y - 1 = 3(x - 6)
y = 3x - 17
f) Per trovare la distanza dal punto C alla linea AB, utilizziamo la formula:
d = |ax₀ + by₀ + c|/√(a² + b²), dove x₀ e y₀ sono le coordinate del punto C; a, b e c sono i coefficienti dell'equazione della retta AB.
Sostituisci i valori nella formula:
d = |(-9)×(-1) + 3×(-3) + 20|/√(9 + 81) = 6/√90 = 2√10/3.
Pertanto, la distanza dal punto C alla linea AB è 2√10/3.
N.2 Per dimostrare che il quadrilatero ABCD è un trapezio è necessario verificare che gli angoli tra i lati paralleli siano uguali (questa proprietà si chiama proprietà delle basi di un trapezio), cioè ∠A = ∠C e ∠B = ∠D.
Troviamo le equazioni dei lati AD e BC utilizzando la formula per trovare la distanza tra due punti su un piano:
D.C.: d = √((x₂-x₁)² + (y₂-y₁)²) = √((-5-3)² + (5-6)²) = √74
BC: d = √((x₂-x₁)² + (y₂-y₁)²) = √((5-(-1))² + (2-(-3))²) = √65
Poiché i lati AD e BC non sono uguali, il quadrilatero ABCD non è un trapezio isoscele.
Resta da verificare che gli angoli tra i lati paralleli siano uguali:
∠А = arcog((5-6)/(-5-3)) ≈ 128,66°
∠С = arctg((2-(-3))/(5-(-1))) ≈ 128,66°
∠В = arctg((5-6)/(3-(-1))) ≈ -41,19°
∠D = arcog((2-(-3))/(5-3)) ≈ -41,19°
Quindi, ∠A = ∠C e ∠B = ∠D, il che conferma che ABCD è un trapezio.
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