Vektorový a afinný priestor
Euklidovský priestor
Deliaci pomer
Definícia (Deliaci pomer bodov).
Nech a sú tri kolineárne body. Deliacim pomerom bodov (v tomto poradí) nazývame reálne číslo také, že . Budeme ho označovať .
Nech a sú tri kolineárne body. Deliacim pomerom bodov (v tomto poradí) nazývame reálne číslo také, že . Budeme ho označovať .
Riešenie.
-
Najskôr je nutné zistiť, či body sú kolineárne.
Otvorte si applet Tu.
() .
Potom môžeme spočítať
.
Po dosadení do vzťahu () dostaneme . - Najskôr určte súradnice priesečníka priamky a roviny . Rovnica
priamky je daná parametricky
Po dosadení do všeobecnej rovnice roviny určíme riešenie . Spoločný bod má súradnice .
Otvorte si applet Tu. - Najskôr určte súradnice bodov .
Nasledujúce obrázky dokumentujú vzťah deliaceho pomeru pre pevne zvolené body a premenlivý bod . Tento vzťah predstavuje hyperbolickú funkciu.
Otvorte si interaktívnu konštrukciu Tu.
Tvrdenie (Vzťah deliaceho pomeru a lineárnej kombinácie).
Nech . Potom pre deliaci pomer platí: . Pozrite si grafické zdôvodnenie Tu.
Nech . Potom pre deliaci pomer platí: . Pozrite si grafické zdôvodnenie Tu.
Poznámky.
- Z definície deliaceho pomeru vyplýva, že vektory sú lineárne závislé a platí . Preto kvôli korektnosti definície deliaceho pomeru je v definícii uvádzaná podmienka kolineárnosti bodov . Z predchádzajúceho tvrdenia aj z cvičenia 3. tiež vyplýva, že body sú kolineárne.
- Z cvičenia 1. vyplýva, že existuje bod , ktorý budeme nazývať stred dvojice bodov (resp. úsečky ). Ak , tak pre stred platí . Stred dvojice bodov budeme označovat’ .
Tvrdenie.
a) Nech body , potom vektory (sa rovnajú) práve vtedy, keď (stred rovnobežníka).
b) Pre súradnice stredu platí: .
Výberové témy a) Nech body , potom vektory (sa rovnajú) práve vtedy, keď (stred rovnobežníka).
b) Pre súradnice stredu platí: .
Tvrdenie (Menelaos).
Nech sú nekolineárne body a nech sú body rôzne od bodov . Potom body sú kolineárne práve vtedy, keď .
Nech sú nekolineárne body a nech sú body rôzne od bodov . Potom body sú kolineárne práve vtedy, keď .
Otvorte si interaktívnu konštrukciu Tu.
Dôkaz.
Zvoľme afinnú sústavu súradníc tak, že . Body majú po rade súradnice , pričom . Rovnica nadroviny (priamky) má všeobecnú rovnicu . Preto . Z definície deliaceho pomeru dostaneme
.
Po jednoduchých úpravách ľahko zistíme, že rovnosť je ekvivalentná s rovnosťou .
Na druhej strane body sú kolineárne práve vtedy, keď ležia na jednej priamke. Priamka určená bodmi má parametrické vyjadrenie
.
Bod leží na tejto priamke práve vtedy, keď platí . Po dosadení súradníc dostaneme sústavu dvoch rovníc o jednej neznámej , ktorá má riešenie práve vtedy, keď platí .
Zvoľme afinnú sústavu súradníc tak, že . Body majú po rade súradnice , pričom . Rovnica nadroviny (priamky) má všeobecnú rovnicu . Preto . Z definície deliaceho pomeru dostaneme
.
Po jednoduchých úpravách ľahko zistíme, že rovnosť je ekvivalentná s rovnosťou .
Na druhej strane body sú kolineárne práve vtedy, keď ležia na jednej priamke. Priamka určená bodmi má parametrické vyjadrenie
.
Bod leží na tejto priamke práve vtedy, keď platí . Po dosadení súradníc dostaneme sústavu dvoch rovníc o jednej neznámej , ktorá má riešenie práve vtedy, keď platí .