ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗΣ - ΤΕΧΝ/ΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ

Transcript

1 ΜΑΘΗΜΑΤΙΚΑ Β ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗΣ - ΤΕΧΝ/ΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Περιέχει: Όλη την ύλη της Β Λυκείου, σύµφωνα µε το αναλυτικό πρόγραµµα του Υπουργείου Παιδείας σε (3) ΒΙΒΛΙΟµαθήµατα που το καθένα περιέχει: Α. Απαραίτητες γνώσεις θεωρίας Β. Λυµένα παραδείγµατα Γ. Λυµένες ασκήσεις. Προτεινόµενα θέµατα Ε. Το ξεχωριστό θέµα Θέµατα που κινούν τη σκέψη και βοηθούν στο σωστό τρόπο µάθησης.

2

3 Συγγραφική οµάδα: Πανελλαδικά Συνεργαζόµενα Φροντιστήρια Τµήµα Μαθηµατικών: ΑΓΑΛΙΩΤΗΣ Θ. ΑΓΓΕΛΑΚΗΣ Ι. ΑΘΑΝΑΣΟΠΟΥΛΟΣ Α. ΑΪΒΑΛΙΩΤΟΥ Ο. ΑΛΒΑΝΟΣ. Θ ΑΛΕΞΑΝ ΡΗΣ Α. ΑΛΕΞΑΝ ΡΗΣ Χ. ΑΝ ΡΟΝΙΚΙ ΗΣ Ι. ΑΝ ΡΟΥΛΙ ΑΚΗΣ Χ. ΑΝΤΩΝΕΑΣ Σ. ΑΝΤΩΝΟΠΟΥΛΟΣ Β. ΑΝΤΩΝΟΠΟΥΛΟΣ Μ. ΑΠΟΣΤΟΛΑΚΗΣ Ν. ΑΥΓΟΥΣΤΗΣ Α. ΒΑ ΑΛΟΥΚΑΣ Ι. ΒΑΪΟΣ Β. ΒΑΡΑΤΑΣΗΣ Σ. ΒΑΣΙΛΕΙΟΥ Π. ΒΑΣΙΛΕΙΟΥ Σ. ΒΙ ΑΛΗΣ Ι. ΒΟΥ ΟΥΡΗΣ Σ. ΒΡΥΝΑΣ Γ. ΓΑΝΩΣΗΣ Ν. ΓΑΡΕΦΟΣ Θ. ΓΕΡΟΝΤΙΤΗΣ Ι. ΓΙΑΝΝΑΚΟΣ Π. ΓΙΑΝΝΟΥΣΗΣ Α. ΓΚΙΜΙΣΗΣ Β. ΓΟΥΜΕΝΑΚΗ Ε. Α ΙΩΤΗΣ Λ. ΑΜΒΑΚΑΚΗΣ Γ. ΗΜΗΤΡΙΟΥ Κ. ΙΑΚΑΚΗΣ Χ. ΙΑΜΑΝΤΟΠΟΥΛΟΣ Ν. ΟΥΒΗΣ Χ. ΡΑΓΑΖΗΣ. ΖΑΡΚΑΝΙΤΗΣ. ΖΗ Β. ΖΩΓΡΑΦΟΣ Β. ΘΕΟ ΩΡΑΚΗΣ Ι. ΚΑΚΑΛΕΤΡΗΣ Κ. ΚΑΡΑΓΙΑΝΝΗΣ Κ. ΚΑΡΑΓΚΟΥΝΗΣ Λ. ΚΑΡΑΝΙΚΟΛΑΣ ΣΤ. ΚΑΡΑΦΟΥΛΙ ΗΣ Α. ΚΑΡ ΑΣΗΣ Χ. ΚΑΡΚΑΖΗΣ Ι. ΚΑΡΜΠΑ ΑΚΗΣ Γ. ΚΑΤΣΑΣ Ν. ΚΑΤΣΕΤΗΣ Θ. ΚΑΤΣΙΑΟΥΝΗΣ Χ. ΚΑΤΣΙΜΑΓΚΛΗΣ Π. ΚΙΝΝΑΣ Κ. ΚΟΖΗΣ Χ. ΚΟΚΚΑΛΙ ΗΣ Ξ. ΚΟΝΤΙΖΑΣ Χ. ΚΟΝΤΟΓΙΑΝΝΗ Μ. ΚΟΡΕΛΗΣ Ι. ΚΟΣΚΙΝΑΣ Σ. ΚΟΣΜΑΣ Λ. ΚΟΣΜΙ ΗΣ Χ. ΚΩΝΣΤΑΝΤΙΝΙ ΟΥ Ν. ΚΩΣΤΟΠΟΥΛΟΣ Χ. ΛΕΠΤΟΚΑΡΟΠΟΥΛΟΣ Π. ΛΙΑΚΟΥΡΑ Ε. ΛΙΑΡΜΑΚΟΠΟΥΛΟΣ. ΛΙΑΡΜΑΚΟΠΟΥΛΟΣ Σ. ΛΙΑΤΣΟΣ Ε. ΛΙΟΝΑΣ Α. ΛΟΥΒΕΡ ΗΣ Γ. ΛΟΥΚΙΣΑΣ Φ. ΛΥΚΚΑΣ. ΛΥΚΙ ΗΣ Κ. ΜΑΓΑΛΟΥ Σ. ΜΑΖΑΡΑΚΗΣ Α. ΜΑΛΙΑΜΑΝΗΣ Θ. ΜΑΝΘΟΣ Γ. ΜΑΝΟΥΣΕΛΗΣ Ν. ΜΑΝΟΥΤΣΟΠΟΥΛΟΣ Μ. ΜΑΝΤΑΣ Γ. ΜΑΝΩΛΗΣ Ν. ΜΗΛΑΚΗΣ Μ. ΜΗΤΣΟΥ Γ. ΜΙΓΚΟΣ Μ. ΜΙΤΟΓΛΟΥ. ΜΟΙΡΑΣ Σ. ΜΠΑΚΟΘΑΝΑΣΗΣ Τ. ΜΠΑΛΑ ΗΜΑΣ Π. ΜΠΕΚΑΣ Π. ΜΠΕΚΡΗΣ Μ. ΜΠΟΓΙΑΤΖΑΡΑΣ Κ. ΝΑΣΙΟΠΟΥΛΟΣ Σ. ΞΕΝΑΚΗΣ Ν. ΟΙΚΟΝΟΜΙ ΗΣ. ΠΑΝΑΓΟΠΟΥΛΟΣ Κ. ΠΑΝΟΥΤΣΑΚΟΠΟΥΛΟΥ Θ. ΠΑΠΑΡΑΣ Β. ΠΑΠΑΣΠΥΡΟΠΟΥΛΟΣ Σ. ΠΑΡΑΘΥΡΑ Μ. ΠΑΥΛΟΠΟΥΛΟΣ Π. ΠΕΠΟΝΗΣ Χ. ΠΕΠΟΝΗΣ ΣΠ. ΠΕΠΠΑΣ Ι. ΠΕΤΡΑΤΟΣ Γ. ΠΕΤΡΙ ΗΣ Π. ΠΙΣΤΟΦΙ ΗΣ Π. ΡΕΜΠΗΣ Θ. ΡΟΚΑ Μ. ΡΟΚΟΝΙ ΑΣ Κ. ΣΑΚΕΛΛΑΡΙΟΥ Π. ΣΕΡΦΑΣ T. ΣΙΑΤΕΡΛΗΣ Α. ΣΙΝΑΝΗΣ Γ. ΣΤΑΥΡΟΥ Ν. ΣΤΕΦΑΝΟΥ Γ. ΣΥΓΛΕΤΟΣ Β. ΤΑΡΑΣΙ ΗΣ Ι. ΤΕΤΡΑ Η Κ. ΤΖΙΩΛΑ Μ. ΤΣΑΓΓΕΡΑΣ Γ. ΤΣΑΛΑΓΡΑ ΑΣ. ΤΣΟΜΠΑΝΟΠΟΥΛΟΣ Γ. ΦΑΚΟΣ Κ. ΦΑΣΙΤΣΑΣ Λ. ΦΕΤΣΗΣ Γ. ΦΙΛΙΠΠΙ ΗΣ Χ. ΦΡΑΓΚΙΑΣ Ν. ΦΡΑΓΚΟΣ Α. ΧΑΡΙΣΗΣ Μ. ΧΑΡΙΤΟΠΟΥΛΟΣ Ν. ΧΑΤΖΟΠΟΥΛΟΣ. ΧΟΥΣΙΩΝΗΣ Κ. ΧΡΥΣΑΦΙ ΟΥ Α. ΨΙΑΚΙ ΗΣ. ΨΥΡΟΥΚΗΣ Γ.

4 Copyright Eκδοτικές Επιχειρήσεις Η. ΜΑΝΙΑΤΕΑ Α.Ε. Απαγορεύεται η αναπαραγωγή του παρόντος βιβλίου, µε οποιονδήποτε τρόπο, χωρίς την έγγραφη άδεια του Εκδοτικού Οίκου. / ΝΣΗ Εκπαιδευτικής σειράς: Α. ΖΥΡΜΠΑΣ Ηλ. Σελιδοποίηση - Γραφικά: Θεοχαρίδου Φωτεινή, Αχιλλιά Σουλτάνα Eκτύπωση Μάρτιος 003 Εκδοτικές Επιχειρήσεις Η. ΜΑΝΙΑΤΕΑ Α.Ε Λ. Ιωνίας ΑΘΗΝΑ τηλ.:

5 ΠΡΟΛΟΓΟΣ Αγαπητοί συνάδελφοι, Φίλοι µαθητές και µαθήτριες Η καινούργια µας σειρά βιβλίων µε τον τίτλο ΒΙΒΛΙΟµαθήµατα δηµιουργήθηκε από µια ιδέα µας για το περιοδικό Εξετάσεις της Ελευθεροτυπίας. Παρουσιάσαµε στην εφηµερίδα τα µαθήµατα, όπως γίνονται στον πίνακα, δηµιουργώντας για το σκοπό αυτό την πολυπληθέστερη συγγραφική οµάδα που έχει ποτέ συσταθεί, προσπαθώντας την εµπειρία της τάξης να την αποτυπώσουµε στο χαρτί. Τη συγγραφική οµάδα αποτελούν καθηγητές συγγραφείς καταξιωµένοι στη συνείδηση γονιών και µαθητών για την ποιότητα της δουλειάς τους. Η συλλογική αυτή προσπάθεια, εµπλουτισµένη, σε σχέση µε το υλικό που παρουσιάστηκε στην εφηµερίδα, απευθύνεται, αφενός στον καθηγητή που θέλει να παρουσιάσει το µάθηµά του στην τάξη µε µια µεθοδικότητα, αφετέρου στο φιλόπονο µαθητή που θέλει να διαβάσει, να µελετήσει και να κατανοήσει την ύλη, χωρίς να σπαταλήσει τον πολύτιµο χρόνο του. Γι αυτό κάθε µάθηµα ολοκληρώνεται σ έναν τόµο. Στο βιβλίο που κρατάτε στα χέρια σας περιέχονται µια σειρά από νέες, στην Ελληνική βιβλιογραφία, ασκήσεις καθώς και συνδυαστικά θέµατα. Ο σκοπός µας: να δηµιουργήσουµε ένα εργαλείο δουλειάς για όλους µας. Η ύλη χωρίστηκε σε 3 ΒΙΒΛΙΟµαθήµατα που το καθένα περιέχει: Τις απαραίτητες γνώσεις θεωρίας, µε παρατηρήσεις για βαθύτερη κατανόηση. Λυµένα παραδείγµατα, στα οποία καταδεικνύεται η µεθοδολογία επίλυσής τους σε κίτρινο πλαίσιο. Λυµένες ασκήσεις. Τα προτεινόµενα θέµατα µε υποδείξεις - απαντήσεις σε µπλέ πλαίσιο. Το ξεχωριστό θέµα. Όσοι από τους συναδέλφους επιθυµούν να έχουν τις λύσεις των ασκήσεων, για έλεγχο των απαντήσεων, µε χαρά θα τις στείλουµε αν επικοινωνήσουν µαζί µας. Επίσης, θα θέλαµε κρίσεις, παρατηρήσεις, καθώς και επισηµάνσεις γι αυτή µας την προσπάθεια, ώστε η γόνιµη αυτή ανταλλαγή απόψεων να βοηθήσει στη βελτίωση των µελλοντικών µας εκδόσεων. Η συγγραφική οµάδα

6

7 Περιεχόµενα Κεφάλαιο Μάθηµα ο : ιανύσµατα... Μάθηµα ο : Συντεταγµένες στο επίπεδο... 5 Μάθηµα 3 ο : Εσωτερικό γινόµενο Κεφάλαιο Μάθηµα 4 ο : Η ευθεία στο επίπεδο Μάθηµα 5 ο : Γενική µορφή εξίσωσης ευθείας Μάθηµα 6 ο : Απόσταση σηµείου από ευθεία Κεφάλαιο 3 Μάθηµα 7 ο : Ο κύκλος Μάθηµα 8 ο : Η παραβολή... 3 Μάθηµα 9 ο : Η έλλειψη Μάθηµα 0 ο : Η υπερβολή Κεφάλαιο 4 Μάθηµα ο : Μαθηµατική εισαγωγή Μάθηµα ο : Ευκλείδεια διαίρεση Μάθηµα 3 ο : ιαιρετότητα ακεραίων Επαναληπτικά - Συνδυαστικά Θέµατα... 7

8

9 ιανύσµατα 9.

10

11 ιανύσµατα Α. ΑΠΑΡΑΙΤΗΤΕΣ ΓΝΩΣΕΙΣ ΘΕΩΡΙΑΣ Ορισµός διανύσµατος - Πράξεις µε διανύσµατα ιάνυσµα, ονοµάζουµε κάθε ευθύγραµµο τµήµα ΑΒ του οποίου έχουµε καθορίσει την αρχή και το τέλος. Το συµβολίζουµε µε ΑΒ ή µε µικρά γράµµατα α, β, u, w... Προφανώς είναι ΑΒ ΒΑ. Κάθε διάνυσµα χαρακτηρίζεται από: Τη διεύθυνσή του, η οποία καθορίζεται από την ευθεία πάνω στην οποία βρίσκεται το διάνυσµα και η οποία ονοµάζεται φορέας. Τη φορά του. Το µέτρο του δηλαδή το µήκος του. Το µέτρο ενός διανύσµατος Αν AB =, τότε το διάνυσµα AB λέγεται µοναδιαίο. Αν οι φορείς δύο µη µηδενικών AB,Γ διανυσµάτων είναι παράλληλοι τότε τα διανύσµατα αυτά ονοµάζονται παράλληλα ή συγγραµµικά.λέµε ότι έχουν την ίδια διεύθυνση και γράφουµε : AB // Γ ΑΒ συµβολίζεται AB. ύο µη µηδενικά παράλληλα διανύσµατα ονο- µάζονται οµόρροπα αν έχουν την ίδια φορά και αντίρροπα αν έχουν αντίθετες φορές. Αν είναι οµόρροπα γράφουµε AB Γ, ενώ αν είναι αντίρροπα AB Γ. Αν η αρχή και το τέλος ενός διανύσµατος συµπίπτουν τότε το διάνυσµα αυτό ονοµάζεται µηδενικό διάνυσµα και το συµβολίζουµε 0. Προφανώς το µηδενικό διάνυσµα έχει µέτρο ίσο µε το µηδέν αφού ταυτίζεται µε σηµείο. Φορέας του µηδενικού διανύσµατος είναι οποιαδήποτε ευθεία διέρχεται απ το σηµείο αυτό. Συµβατικά µπορούµε λοιπόν να θεωρήσουµε ότι το µηδενικό διάνυσµα είναι οµόρροπο ή αντίρροπο ή κάθετο προς κάθε άλλο διάνυσµα.

12 . ιανύσµατα Ίσα διανύσµατα είναι τα οµόρροπα διανύσµατα που έχουν το ίδιο µέτρο. Αν τα α, β είναι ίσα γράφουµε α = β Αντίθετα διανύσµατα είναι τα αντίρροπα διανύσµατα που έχουν το ίδιο µέτρο. Στο διπλανό σχήµα τα διανύσµατα ΑΒ και Γ είναι αντίθετα διότι είναι αντίρροπα και έχουν ίσα µέτρα ΑΒ = Γ. Γράφουµε τότε: Γ = ΑΒ. Ονοµάζουµε γωνία των µη µηδενικών διανυσµάτων α και β την κυρτή γωνία ΑΟΒ και τη συµβολίζουµε µε α, β ή β, α ή απλά θ. Είναι α, β = β, α ο ο Φανερό είναι ότι: 0 θ 80 ή 0 θ π θ = 0 και ειδικότερα: θ= 0, αν α β θ=π, αν α β π θˆ =, αν α β ( α, β κάθετα) Σχόλιο: Αν ένα απ τα α, β είναι το µηδενικό διάνυσµα τότε γωνία των, β α µπορούµε να θεωρήσουµε οποιαδήποτε γωνία θ µε 0 θ π. Πρόσθεση - Αφαίρεση διανυσµάτων Με αρχή ένα σηµείο Ο γράφουµε τα διανύσµατα ΟΑ = α και ΑΒ = β. Το διάνυσµα ΟΒ=ΟΑ+ΑΒ=α+β λέγεται άθροισµα των ακαιβ.

13 ιανύσµατα 3. Παρατηρήστε ότι το τέλος του Αν µε αρχή το Ο γράψουµε το ΟΑ είναι η αρχή του ΑΒ (διαδοχικά διανύσµατα) ΟΓ = ΑΒ = β τότε το ΟΒ = ΟΑ+ ΟΓ είναι η διαγώνιος του παραλληλογράµµου ΟΑΒΓ. Η διαφορά β α του διανύσµατος α από το διάνυσµα β ορίζεται ως το άθροισµα του διανύσµατος β µε το αντίθετο του διανύσµατος α, δηλαδή: β α=β+ α Από τη σχέση ΟΑ+ ΑΒ = ΟΒ προκύπτει ΑΒ = ΟΒ ΟΑ. ηλαδή, κάθε διάνυσµα είναι ίσο µε τη διαφορά των διανυσµάτων που αντιστοιχούν στα άκρα του, θεωρώντας ως κοινή αρχή ένα οποιοδήποτε σηµείο, έστω Ο. Τα ΟΑ, ΟΒ λέ- γονται διανυσµατικές ακτίνες ή διανύσµατα θέσης των σηµείων Α και Β αντιστοίχως και το τυχαίο σηµείο Ο λέγεται διανυσµατική αρχή ( ή σηµείο αναφοράς ). ηλαδή έχουµε: ΑΒ = διανυσµατική ακτίνα του Β - διανυσµατική ακτίνα του Α. Για την πρόσθεση διανυσµάτων ισχύουν οι ακόλουθες ιδιότητες:. α+ β = β+α 5. α+ γ = β+ γ α=β. α+ β + γ =α+ β+ γ 6. α+ x = α x = 0 3. α+ 0 = α 7. α+ x = 0 x = α 4. α+ α = 0 Μέτρο αθροίσµατος διανυσµάτων 8. α+β = α + β Έστω α, β δύο µη µηδενικά διανύσµατα. Τότε ισχύει : α β α+β α+β Αν τα α, β δεν είναι συγγραµµικά ισχύει α β <α+β <α+β Αν τα α, β είναι οµόρροπα ισχύει α β <α+β =α+β...

14 4. ιανύσµατα Αν τα α, β είναι αντίρροπα ισχύει α β =α+β <α+β Αν ένα τουλάχιστον από τα διανύσµατα α, β είναι το µηδενικό διάνυσµα ισχύει α β =α+β =α+β Πολλαπλασιασµός αριθµού µε διάνυσµα Το γινόµενο του πραγµατικού αριθµού λ 0 µε το διάνυ- σµα α 0 είναι το διάνυσµα λα για το οποίο ισχύουν : Είναι οµόρροπο του α αν λ > 0 και αντίρροπο του α αν λ < 0. Έχει µέτρο λα Αν λ = 0 ή α= 0 τότε θεωρούµε ότι το γινόµενο Βασικές ιδιότητες του γινοµένου αριθµού µε διάνυσµα Για οποιαδήποτε διανύσµατα α, β και λ,µ R ισχύουν: λα είναι το µηδενικό διάνυσµα 0. λ µα = λµ α=µ λα α = α ( λ) α = λ α = λα α 0 καιλα=µ α τότε λ =µ ( ) λ α±β =λα±λβ ( ) Αν λ 0 καιλα=λβ τοτε α = β λ±µ α=λα±µ α Αν α 0 και λ α = µ α τότε λ = µ Συνθήκη παραλληλίας διανυσµάτων Από τον παραπάνω ορισµό προκύπτει ότι: Αν α, β είναι δύο διανύσµατα µε α 0, τότε: α// β β =λα, λ R ( Συνθήκη παραλληλίας διανυσµάτων ) Γραµµικός συνδυασµός διανυσµάτων Αν α, β είναι δύο διανύσµατα, τότε κάθε διάνυσµα δ της µορφής: k, λ είναι πραγµατικοί αριθµοί, λέγεται γραµµικός συνδυασµός των α, β. δ= k α+λβ όπου

15 ιανύσµατα 5. Παρατήρηση. Αποδεικνύεται ότι κάθε διάνυσµα µπορεί να γραφεί ως γραµµικός συνδυασµός δύο µη συγγραµ- µικών διανυσµάτων του επιπέδου. Η γραφή αυτή είναι µοναδική. ηλαδή αν : δ= xα+ yβ και δ= x α+ y β τότε ισχύουν x = x και y = y ιανυσµατική ακτίνα του µέσου ευθυγράµµου τµήµατος. Το σηµείο Μ είναι µέσο του ευθύγραµµου τµήµατος ΑΒ, όταν και µόνο όταν, ισχύει: Πράγµατι, έχουµε: ΟΜ = ΟΑ+ ΟΒ ΑΜ = ΜΒ ΟΜ ΟΑ = ΟΒ ΟΜ ΟΜ = ΟΑ+ ΟΒ ΟΜ = ΟΑ+ ΟΒ. Βασικές διανυσµατικές σχέσεις σε τρίγωνο ΟΑΒ Αν Κ, Λ, Μ είναι τα µέσα των πλευρών του τριγώνου ΟΒΑ,όπως φαίνεται στο επόµενο σχήµα, ισχύουν:. OA+ AB+ BO = ΑΒ = ΒΑ ΑΜ = ΑΒ ΜΑ = ΑΒ ΜΑ = ΒΑ ΒΜ = ΒΑ Μ Β = ΒΑ ΜΒ = ΑΒ 5. ΑΜ = Μ Β ΑΜ = ΒΜ ΜΑ = ΒΜ 6. ΑΜ=ΜΒ=ΒΜ=ΜΑ= ΑΒ= ΒΑ 7. ΟΜ = ΟΑ+ ΟΒ 8. ΑΜ=ΜΒ= ( ΟΒ ΟΑ) ΜΑ=ΒΜ= ΟΑ ΟΒ

16 6. ιανύσµατα 9. ΚΛ = ΑΒ 0. ΟΜ+ ΑΛ+ ΒΚ = 0 (το διανυσµατικό άθροισµα των διαµέσων ενός τριγώνου είναι 0 ) Β. ΜΕΘΟ ΟΛΟΓΙΑ ΑΣΚΗΣΕΩΝ Κατηγορία - Mέθοδος Για να αποδείξουµε µια διανυσµατική ισότητα θεωρούµε ως διανυσµατική αρχή ένα σηµείο της δοσµένης σχέσης και εκφράζουµε όλα τα υπόλοιπα διανύσµατα ως διαφορές διανυσµατικών ακτίνων ως προς την αρχή που θεωρήσαµε. Π.χ. Αν η αρχή είναι το σηµείο Ο γράφουµε: ΑΒ = ΟΒ ΟΑ Παράδειγµα Να αποδειχθεί ότι για έξι τυχαία σηµεία Α, Β, Γ,, Ε, Ζ ισχύει: Α +ΒΕ+ΓΖ=ΑΕ+ΒΖ+Γ Λύση Εκφράζουµε όλα τα διανύσµατα ως διαφορές διανυσµάτων µε αρχή π.χ. το σηµείο Α. Έτσι Α + ΒΕ+ ΓΖ = ΑΕ+ ΒΖ+ Γ Α + ΑΕ ΑΒ+ ΑΖ ΑΓ = ΑΕ+ ΑΖ ΑΒ+ Α ΑΓ 0 = 0, που ισχύει. Κατηγορία - Mέθοδος Όταν ζητείται να προσδιορίσουµε σηµείο το οποίο ικανοποιεί µια διανυσµατική ισότητα, τότε προσπαθούµε να εκφράσουµε το διάνυσµα που ορίζεται από το ζητούµενο σηµείο, κι ένα άλλο σταθερό σηµείο, συναρτήσει γνωστών σταθερών διανυσµάτων, δηλαδή διανυσµάτων που δεν περιέχουν το ζητούµενο σηµείο. Γι αυτό θεωρούµε ως διανυσµατική αρχή ένα από τα γνωστά σηµεία της δοσµένης σχέσης. Παράδειγµα ίνεται τρίγωνο ΑΒΓ. Να προσδιορίσετε σηµείο Μ στο επίπεδο του τριγώνου τέτοιο ώστε να ισχύει: ΜΑ ΜΒ+ 3ΜΓ = 0 Λύση Θεωρούµε ως αρχή το σηµείο Α και εκφράζουµε όλα τα διανύσµατα της σχέσης ως διαφορές διανυσµάτων µε αρχή το σηµείο Α. Έχουµε: ΜΑ ΜΒ+ 3ΜΓ = 0 ΜΑ ΑΒ ΑΜ + 3 ΑΓ ΑΜ = 0

17 ιανύσµατα 7. 4ΜΑ ΑΒ+ 3ΑΓ = 0 4 AM = 3ΑΓ ΑΒ 3 ΑΜ = ΑΓ ΑΒ 4 4 Άρα το Α M προσδιορίζεται από το άθροισµα των διανυσµάτων 3 ΑΓ και ΑΒ τα οποία είναι γνωστά. 4 4 ηλαδή το σηµείο Μ καθορίζεται ως πέρας γνωστού διανύσµατος µε γνωστή αρχή. Κατηγορία - Mέθοδος 3 Για να αποδείξουµε ότι δύο µη µηδενικά διανύσµατα α και β είναι παράλληλα, αποδεικνύουµε µια σχέση της µορφής α=λβ, όπου προς τρίτο διάνυσµα. λ R ή ότι είναι παράλληλα Παράδειγµα ίνεται τρίγωνο ΑΒΓ. Αν Α = κ ΑΒ+ λ ΑΓ () και ότι Ε// ΒΓ ( κλ, R). Λύση Αφαιρούµε τις σχέσεις () και () και έχουµε: ΑΕ Α = λ ΑΒ+ κ ΑΓ κ ΑΒ λ ΑΓ ΑΕ = λ ΑΒ+ κ ΑΓ () να δείξετε Ε = λ ΑΒ ΑΓ + κ ΑΓ ΑΒ Ε=λΓΒ+κΒΓ Ε = λ ΒΓ+ κβγ Ε = ( κ λ) ΒΓ Εποµένως Ε = µ ΒΓ µε µ =κ λ,δηλαδή Ε // ΒΓ. Κατηγορία - Mέθοδος 4 Για να αποδείξουµε ότι τρία σηµεία Α,Β,Γ είναι συνευθειακά δείχνουµε ότι δύο απο τα διανύσµατα ΑΒ, ΒΓ, ΑΓ είναι παράλληλα.

18 8. ιανύσµατα Παράδειγµα Αν για οποιαδήποτε σηµεία Α, Β, Γ ισχύει 4ΟΑ ΟΒ 3ΟΓ = 0, να αποδείξετε ότι τα σηµεία Α, Β, Γ είναι συνευθειακά Λύση Είναι 4ΟΑ ΟΒ 3ΟΓ = 0 4ΟΑ ΑΒ ΑΟ 3 ΑΓ ΑΟ = 0 4ΟΑ ΑΒ+ ΑΟ 3ΑΓ+ 3ΑΟ = 0 ΑΒ = 3ΑΓ Από την τελευταία ισότητα προκύπτει ότι τα διανύσµατα ΑΒ και ΑΓ είναι παράλληλα και επειδή έχουν κοινή αρχή το σηµείο Α τα σηµεία Α, Β, Γ θα είναι συνευθειακά. Κατηγορία - Mέθοδος 5. Αν δίνονται τα µέτρα των µη µηδενικών διανυσµάτων α, β, α+β, τότε για να δείξουµε ότι τα α και β, είναι οµόρροπα εξετάζουµε αν ισχύει α+β =α+β, ενώ αν ισχύει α+β = α β τα διανύσµατα α και β είναι αντίρροπα.. Αν δίνεται µια διανυσµατική ισότητα των µη µηδενικών διανυσµάτων α και β, τότε: α) α β α=λβ, λ> 0 β) α β α=λβ, λ< 0 Παράδειγµα Αν για τα διανύσµατα α, βγ, ισχύουν α+ β+ γ = 0 και α= 4 γ, β = 3 γ τότε να αποδείξετε ότι β γ και α β. Λύση α β β + γ β + γ Είναι = = γ = = () και επειδή α+ β+ γ = 0 α = β γ, α β γ β+ γ () β + γ οπότε = = = β + γ = β + γ, που σηµαίνει ότι β γ Επειδή β γ ισχύει: β =λγ µε 0 λ>. Τότε: ( ) α+ β+ γ = 0 α+λγ+ γ = 0 α = λ+ γ µε ( λ + ) > 0, άρα α γ και συνεπώς α β.

19 ιανύσµατα 9. Κατηγορία - Mέθοδος 6 Όταν ζητείται να εκφράσουµε ένα διάνυσµα x ως γραµµικό συνδυασµό µη συγγραµ- µικών διανυσµάτων έστω β και γ, τότε: Εκφράζουµε το διάνυσµα x ως γραµµικό συνδυασµό των β και γ µε δύο τρόπους. Επειδή η γραφή ενός διανύσµατος ως γραµµικού συνδυασµού των β και γ είναι µοναδική, από την ισότητα των συντελεστών προκύπτει το ζητούµενο. Παράδειγµα Έστω τρίγωνο ΑΒΓ και τα σηµεία, Ε πάνω στην ΑΓ και ΒΓ αντίστοιχα τέτοια ώστε να ισχύουν: Γ = ΓΑ και ΒΕ = ΒΓ. Αν Μ το σηµείο τοµής των Β και ΑΕ να εκφράσετε το ΓΜ ως γραµµικό συνδυασµό των διανυσµάτων ΑΒ = β και ΑΓ = γ. 3 4 Λύση Σύµφωνα µε τα παραπάνω έχουµε: γ+λαε= γ+λ ΒΕ ΒΑ = ΓΜ = ΓΑ+ ΑΜ = λ = γ+λ ΒΓ ΒΑ = γ+ γ β λ β = λ λ λ λ = λ β+ γ = β+ γ Επίσης ΓΜ = ΒΜ ΒΓ = µβ ΑΓ ΑΒ = µ ΒΑ+Α ΑΓ+ΑΒ= µ ( µ ) ΑΒ + µ ΑΓ ΑΓ = ( µ ) β+ γ. 3 3 Πρέπει : 3λ = µ 4 3λ+ 4µ= 4 λ 4 µ 3 3λ 4µ= 0 = 4 3 λ= και 3 µ =. Άρα Γ. ΛΥΜΕΝΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ 5 ΓΜ = β γ. 6 Άσκηση. α. Να προσδιορίσετε το διάνυσµα x συναρτήσει των άλλων διανυσµάτων στο σχήµα.

20 0. ιανύσµατα β. Έστω ΑΕ, ΓΗ δύο ευθύγραµµα τµήµατα µε κοινό µέσον. Να υπολογίσετε το διάνυσµα x =ΗΕ συναρτήσει των διανυσµάτων α και β αν α = Γ και β =Α. ( σχ. ) Λύση α. Ισχύει: α β+ γ δ+ε ζ = x σχ. β. Είναι x =Η + Ε. Επειδή Η = Γ και Ε = Α ( το κοινό σηµείο των ευθύγραµµων τµηµάτων ΑΕ, ΓΗ) προκύπτει ότι: x = Γ+Α = α+β ή x = β α Άσκηση Έστω ευθύγραµµο τµήµα ΑΒ και Μ εσωτερικό σηµείο του τέτοιο ώστε ΑΜ = ΜΒ. 5 Αν Σ τυχαίο σηµείο του επιπέδου και α=σα, β =ΣΒ να δείξετε ότι: α. ΑΜ = β α 7, β. 5 ΒΜ = α β 7 και γ. ΣΜ = 5 α+ β 7 Λύση α. Επειδή τα διανύσµατα ΑΜ = ΜΒ παίρ- 5 νουµε: ΑΜ = ΜΒ 5 ΑΜ και ΜΒ είναι οµόρροπα από τη σχέση ΑΜ = ΑΒ ΑΜ ΑΜ = ΑΒ ΑΜ ΑΜ = ΑΒ ΑΜ = ΑΒ = ΣΒ ΣΑ = β α σχ. 5 5 β. ΒΜ = ΜΑ ΒΜ = ΒΑ ΒΜ ΒΜ = ΒΑ ΒΜ ΒΜ = ΒΑ ΒΜ = ΒΑ = ΣΑ ΣΒ = α β ( α) 5 γ. ΣΜ = ΣΑ+ ΑΜ = α+ β α = α+ β = 5 α+ β

21 ιανύσµατα. Άσκηση 3 Αν τα διανύσµατα α και β δεν είναι παράλληλα, να αποδείξετε ότι το ίδιο ισχύει και για τα διανύσµατα u = 5α+ 3β, υ=α β. Λύση Αν u// υ θα ισχύει: u =λυλ, R 5 α+ 3 β =λ α β 5 λ α = 3 λ β. ( ) ( ) Αν 5 λ 0ή 3 λ 0 τότε α// β, άτοπο. Οπότε 5 λ= 0 και 3 λ = 0 λ = 5και 3 λ =, που είναι επίσης άτοπο. Άσκηση 4 Έστω τα διανύσµατα α και β (µη παράλληλα) και τα σηµεία Α, Β, Γ τέτοια ώστε ΣΑ = 0α, ΣΒ 5 = β ΣΓ = 4α+ 3β όπου Σ τυχαίο σηµείο του επιπέδου. Να δείξετε ότι τα σηµεία Α, Β, Γ είναι συνευθειακά. Λύση Αρκεί να δείξουµε ότι ΑΒ = λ ΒΓ, λ R διότι τότε τα διανύσµατα ΑΒ και ΒΓ είναι παράλληλα και επειδή έχουν κοινό σηµείο το Β, έχουν και τον ίδιο φορέα, οπότε τα σηµεία Α, Β, Γ είναι συνευθειακά. Είναι ΑΒ = ΣΒ ΣΑ = 5β 0α = 5 β α ΒΓ = ΣΓ ΣΒ = 4α+ 3β 5β = 4α β = β α () β α = ΒΓ ( ) 5 Από τις () και () προκύπτει ότι ΑΒ = ΒΓ ή ΑΒ// ΒΓ.Άρα Α, Β, Γ είναι συνευθειακά. Άσκηση 5 Θεωρούµε τα σηµεία Ο, Α, Β, Γ και τα διανύσµατα ΟΑ = α+ β+ 5γ, ΟΒ = 3α+ β+ 6γ, ΟΓ = α+ 3β+ 4γ. Να αποδείξετε ότι τα σηµεία Α, Β, Γ είναι συνευθειακά Λύση Είναι ΑΒ = ΟΒ ΟΑ = 3α+ β+ 6γ α+ β+ 5γ = α β+ γ.

22 . ιανύσµατα και ΒΓ = ΟΓ ΟΒ = α+ 3β+ 4γ 3α+β+ 6γ = 4α+ β γ = α β+ γ = ΑΒ. Από τη σχέση ΒΓ = ΑΒ, προκύπτει ότι τα διανύσµατα ΒΓ και ΑΒ είναι παράλληλα και επειδή έχουν κοινό το σηµείο Β έχουν τον ίδιο φορέα, άρα τα σηµεία Α, Β και Γ είναι συνευθειακά.. ΠΡΟΤΕΙΝΟΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ. Θεωρούµε τρίγωνο ΑΒΓ και ορίζουµε στο επίπεδό του τα σηµεία και Ε σύµφωνα µε τις σχέσεις Α = 5ΑΒ+ 4ΑΓ και ΑΕ = 4ΑΒ+ 5ΑΓ. Να αποδειχθεί ότι τα διανύσµατα Ε και ΒΓ είναι παράλληλα. (Υπ: Εκφράστε το Ε µε αρχή το σηµείο Α).. Αν σε τετράπλευρο είναι είναι τραπέζιο. ΑΒ = α, Α = β, ΑΓ = 4α+ β τότε το τετράπλευρο ΑΒΓ (Υπ: είξτε ότι Γ = 4ΑΒ ). 3. Αν τα διανύσµατα α και β είναι παράλληλα, να αποδείξετε ότι το ίδιο συµβαίνει και για τα διανύσµατα γ και δ, όπου: γ =α β και δ= α+β. ) (Απ: α// β α = λβ και υπολογίστε τα γ, δ 4. Αν για οποιαδήποτε σηµεία Ο, Α, Β, Γ ισχύει 3ΟΑ ΟΒ ΟΓ = 0 να αποδείξετε ότι τα Α, Β, Γ είναι συνευθειακά. (Υπ: είξτε ότι ΑΓ// ΑΒ ) 5. Αν Α, Β,, Ε, Ζ είναι σηµεία ενός επιπέδου τέτοια ώστε Α+ ΒΖ = Β+ 3ΒΑ+ ΑΕ να αποδείξετε ότι τα, Ε, Ζ είναι συνευθειακά. ) (Υπ: Εκφράστε όλα τα διανύσµατα µε αρχή το Α και δείξτε ότι Ζ// Ε 6. ίνεται τετράπλευρο ΑΒΓ και τα µέσα Μ και Ν των πλευρών ΑΒ και Γ αντίστοιχα. Να προσδιορίσετε το διάνυσµα y =ΑΓ+Β + ΝΜ. (Απ: y = 0 )

23 ιανύσµατα Αν για τα διανύσµατα α, βγ, ισχύουν α+ β+ γ = 0 και β γ και α β. α β = = γ να αποδείξετε ότι 5 4 (Υπ: Μέθοδος 5) 8. Έστω τα µη µηδενικά διανύσµατα α, βγ, µε α β και β = 4 γ. i. Να προσδιορίσετε διάνυσµα x για το οποίο ισχύει : αx + γ α + β α+ 4γ = βx + β αα+ β α β ii. Να χαρακτηρίσετε µε σωστό (Σ) ή λάθος (Λ) και να δικαιολογήσετε τον χαρακτηρισµό, την πρόταση: Το διάνυσµα x είναι αντίρροπο του γ 9. Έστω τα µη µηδενικά διανύσµατα α, βγ, µε α β και α+ β = γ. Αν το µέτρο του διανύσµατος β είναι και το µέτρο του διανύσµατος α+ βγ είναι ίσο µε το µέτρο του διανύσµατος γ να βρείτε την ακριβή σχέση των διανυσµάτων α, β. 0. Έστω τρίγωνο ΑΒΓ µε ΑΜ, ΒΕ, ΓΖ διαµέσους i. Να δείξετε ότι ΑΒ+ ΑΓ = ΑΜ, ΒΑ+ ΒΓ = ΒΕ, ΓΒ+ ΓΑ = ΓΖ. ii. Να προσδιορίσετε σηµείο G του επιπέδου του τριγώνου για το οποίο ισχύει GA+ GB+ GΓ = 0 υπολογίζοντας τα διανύσµατα AG, BG, Γ G συναρτήσει των διαµέσων ΑΜ, ΒΕ, Γ G αντίστοιχα. iii. Ποια χαρακτηριστική ιδιότητα έχει το σηµείο G. iv. Πως χαρακτηρίζεται το σηµείο G στην Γεωµετρία.. Θεωρούµε τα διανύσµατα α, β τέτοια ώστε: α+ β 0, α β 0. Να αποδειχθεί β α ότι: +. α+ β α β

24 4. ιανύσµατα. Aν ΟΓ = λοα και Ο = µοβ µε Γ // ΑΒ να αποδείξετε ότι λ = µ. Ποιο αντίστοιχο γεω- µετρικό θεώρηµα προκύπτει; 3. Έστω α, βγ,, 0 και ανα δύο µη συγγραµµικά αν α// β+ γ και β// α+ γ να αποδεί- ξετε και γ// α+ β. 4. ίνεται τρίγωνο ΑΒΓ και Μ τυχαίο σηµείο της πλευρά ΒΓ. Να αποδείξετε ότι υπάρχει κ ΑΒ+ κ ΑΓ πραγµατικός αριθµός κ τέτοιος ώστε: ΑΜ = ( ) Ε. ΤΟ ΞΕΧΩΡΙΣΤΟ ΘΕΜΑ Για τα διανύσµατα υ Α, υ Β, υ Γ των ταχυτήτων τριών σωµατιδίων Α, Β, Γ αντίστοιχα, που κινούνται στο επίπεδο, ισχύει η σχέση: υ Α+υΒ υ Γ = 0 0 Το µέτρο της ταχύτητας του Α είναι σταθερό και ίσο µε τα του µέτρου της ταχύτητας του 3 0 Β και µε τα του µέτρου της ταχύτητας του Γ. Να αποδείξετε ότι τα σωµατίδια Β, Γ 7 κινούνται προς αντίθετες κατευθύνσεις. (Υπ.: υβ υγ = υα και υβ + υγ = υα )