Math Problem Statement

Доказать, что следующие линии пересекаются под прямым углом y 2 = 2ax + a 2 , , y2 = −2bx + b 2

Solution

Для доказательства того, что данные линии пересекаются под прямым углом, необходимо показать, что их угловые коэффициенты (k1k_1 и k2k_2) связаны следующим образом:

k1k2=1k_1 \cdot k_2 = -1

Уравнения линий:

  1. y12=2ax+a2y_1^2 = 2ax + a^2
  2. y22=2bx+b2y_2^2 = -2bx + b^2

Найдем производные (первый шаг — привести линии к виду y=f(x)y = f(x)):

Для первой линии y12=2ax+a2y_1^2 = 2ax + a^2: d(y12)dx=2a    2y1dy1dx=2a    dy1dx=ay1\frac{d(y_1^2)}{dx} = 2a \implies 2y_1 \frac{dy_1}{dx} = 2a \implies \frac{dy_1}{dx} = \frac{a}{y_1}

Для второй линии y22=2bx+b2y_2^2 = -2bx + b^2: d(y22)dx=2b    2y2dy2dx=2b    dy2dx=by2\frac{d(y_2^2)}{dx} = -2b \implies 2y_2 \frac{dy_2}{dx} = -2b \implies \frac{dy_2}{dx} = \frac{-b}{y_2}

Угловые коэффициенты:

  1. Угловой коэффициент первой линии: k1=ay1k_1 = \frac{a}{y_1}
  2. Угловой коэффициент второй линии: k2=by2k_2 = \frac{-b}{y_2}

Проверим условие ортогональности:

Перемножим угловые коэффициенты: k1k2=ay1by2=aby1y2k_1 \cdot k_2 = \frac{a}{y_1} \cdot \frac{-b}{y_2} = -\frac{ab}{y_1 y_2}

На точке пересечения: y12=y22    y1=±y2y_1^2 = y_2^2 \implies y_1 = \pm y_2

Если y1=y2y_1 = y_2, то:

k1k2=aby12=ab2ax+a2k_1 \cdot k_2 = -\frac{ab}{y_1^2} = -\frac{ab}{2ax + a^2}

Если y1=y2y_1 = -y_2, то результат ((-\mathbf{ноль / угловое упр.?)

Ask a new question for Free

By Image

Drop file here or Click Here to upload

Math Problem Analysis

Mathematical Concepts

Analytic Geometry
Slopes of Lines
Orthogonality

Formulas

Slope formula: k = dy/dx
Condition for orthogonality: k1 * k2 = -1
Implicit differentiation

Theorems

Condition for perpendicular lines in Cartesian coordinates

Suitable Grade Level

Undergraduate Mathematics or Advanced High School (Grades 11-12)