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独立评论

所跟帖: 脠眉脌楼 赂脛脪禄脧脗脝陆脮媒脧脠脡煤碌脛隆露脠脮卤戮脰脨脩搂戮潞脠眉脤芒隆路   2023-08-10 12:49:08  


作者: 脗陆脝脽   禄禄赂枚路陆路篓陆芒脝陆陆脤脢脷碌脛脤芒 2023-08-11 06:41:18  [点击:1207]


仿射坐标系

i,j 是平面上两个线性无关的向量。 则对于平面上任一向量p , 存在唯一一组实数x,y , 使得 p = x i + y j . 现在我们在平面上选定一点O作为原点, 则平面上任意一点P, 令p = 向量OP, 由此产生的 实数组 x,y 就是点P的坐标, 从原点O出发, 平行于i 的直线称为x轴, 从原点O出发, 平行于j 的直线称为y轴,这样就构成了一个仿射坐标系。 注意由于可以通过线性变换将直角坐标系变为这样的仿射坐标系, 所以一个二元线性方程代表平面上的一条直线, 而一条直线也可用一个二元线性方程来表示。

回到平教授的问题来。 设 i,j 是两个单位向量, 设点D为原点,i 平行于三角形的底边, 指向\( C \), j 平行于\( AD \), 指向\( A\)。 于是 ij 之间的夹角为\( \alpha。\) 在这个坐标系下, 平面上任意一点 \( (X,Y) \)与原点距离的平方, 按照余弦定理, 等于\[ X^2 + Y^2 + 2XY \cos\alpha \].
再假定 三角形底边长度为2, \( ED\)长度为\( m\)。我们决定各点的坐标。\( D(0,0)\)显然的。 此外
\( A(0, 1+m) \);
\( B( -1,0) \);
\( C( 1,0) \);
\( E( 0,m) \);

\( F \)的坐标是什么?注意它是直线\( BE\)与\( AC\)的交点。 只要解出直线\( BE\)与\( AC\)相应的二元线性方程组就可以了。

直线\( BE\)的截距式方程为\[ -x + \frac{y}{m} = 1;\] 或 \[ y = m ( 1 + x), \] 代入到 直线\( AC\)的方程\[ x + \frac{y}{1+m} = 1, \] 解出 \[ x = \frac{1}{2m + 1}, 与 y = m + \frac{m}{2m + 1} .\]
\[ 即F(\frac{1}{2m + 1},m + \frac{m}{2m + 1} )\].

下面, 用各点的坐标, 前面提到的距离平方的公式, 列出\( AF= FE \)的方程, 以求出 \( \alpha \) 的值。

我们用 \( Ax, Ay \)分别表示 \(AF\)在 \(x, y\)轴的投影,\(Ax= 1/(2m +1)\), \( Ay= m + m/(2m + 1)-1-m =-(m+1)/(2m +1)\).
同样,\( Ex, Ey \)分别表示 \(EF\)在 \(x, y\)轴的投影,\( Ex= 1/(2m +1)\), \( Ey= m + m/(2m + 1)-m =m/(2m +1)\)。

因为\( AF ,EF\) 长度相等, 就有下面的方程:\[Ax^2 + Ay^2 + 2AxAy\cos\alpha = Ex^2 + Ey^2 + 2ExEy\cos\alpha ,\] 由于 \( Ax = Ex = 1/(2m + 1)\), 消去这两个平方项并移项, \[ (Ay + Ey)(Ay - Ey) = 2Ax(Ey - Ay)\cos \alpha \]又\( Ay + Ey = - 1/(2m+1) = -Ax\), 所以 \( 2\cos\alpha =1\), \( \alpha = \)60°.
锟斤拷锟洁辑时锟斤拷: 2023-08-11 06:45:31

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