Tìm tọa độ điểm thỏa mãn điều kiện cho trước

Tìm tọa độ điểm thỏa mãn điều kiện cho trước có thể là điểm đó là giao của hai đường thẳng, là trung điểm, là trọng tâm, trực tâm, hoặc điểm này cùng với những điểm khác tạo thành tam giác cân, tam giác vuông...Những điều kiện cho trước ở đây thì rất nhiều và đa dạng.

Tuy nhiên trong bài này thầy muốn nói tới dạng toán tìm tọa độ điểm thuộc đường thẳng thỏa mãn một điều kiện K  cho trước. Điều kiện K ở đây liên quan tới khoảng cách, liên quan tới giá trị lớn nhất, giá trị nhỏ nhất, vị trí tương đối của điểm so với đường thẳng. Cụ thể như sau:

Bài toán: Tìm tọa độ điểm M thuộc đường thẳng d thỏa mãn điều kiện K cho trước.

Để làm những dạng toán như thế này ta lựa chọn một trong hai hướng sau:

Hướng 1: Các bạn xem phương trình đường thẳng d cho trước ở dạng như thế nào? Dạng tổng quát, dạng tham số hay chính tắc.

Cách 1: Nếu đường thẳng d cho ở dạng tham số: d: \left\{\begin{array}{ll}x=x_0+at\\y=y_0+bt\end{array}\right.; t\in R

Bước 1: Lấy điểm M thuộc d, suy ra M(x_0+at;y_0+bt)

Bước 2: Dựa vào điều kiện K để xác định t. Khi xác định được t ta sẽ tìm được tọa độ M.

Cách 2: Nếu đường thẳng d cho ở dạng tổng quát: d: Ax+By+C=0 với A^2+B^2>0.

Bước 1: Lấy điểm M(x_M;y_M)\in d, khi đó ta sẽ có: Ax_M+By_M+C=0

Bước 2: Sử dụng điều kiện K thiết lập thêm một phương trình nữa cho x_My_M. Từ đó tìm được tọa độ của điểm M.

Lưu ý: Ta cũng có thể chuyển phương trình tổng quát về dạng tham số để áp dụng.

Cách 3: Nếu đường thẳng d cho ở dạng chính tắc thì ta có thể chuyển về dạng tham số để áp dụng

Hướng 2: Sử dụng điều kiện K khẳng định M thuộc đường thẳng L, khi đó d \cap L={M}

Bài tập áp dụng:

Bài 1: Cho đường thẳng d có phương trình: x-2y+15=0. Tìm trên đường thẳng d điểm M(x_M;y_M) sao cho x_M^2+y_M^2 nhỏ nhất.

Hướng dẫn giải:

Cách 1:

Vì điểm M thuộc đường thẳng d nên ta có: x_M-2y_M+15=0 \Rightarrow x_M=2y_M-15   (1)

Khi đó ta có:

x^2_M+y^2_M

=(2y_M-15)^2+y^2_M

= 4y^2_M-60y_M+225+y^2_M

= 5y^2_M-60y_M+225

=5(y^2_M-12y_M+36)+45

=5(y_M-6)^2+45 \geq 45

Vậy x^2_M+y^2_M đạt giá trị nhỏ nhất bằng 45 khi y_M-6=0 \Leftrightarrow y_M=6

Với y_M=6 \Rightarrow x_M=-3. Vậy tọa độ điểm M là: M(-3;6)

Cách 2:

Chuyển phương trình đường thẳng d về dạng tham số: d: \left\{\begin{array}{ll}x=2t-15\\y=t\end{array}\right.; t\in R

Điểm M \in d \Rightarrow M(2t-15;t). Khi đó ta có:

x^2_M+y^2_M = (2t-15)^2+t^2=5t^2-60t+225=5(t-6)^2+45\geq 45

Vậy x^2_M+y^2_M đạt giá trị nhỏ nhất bằng 45 khi t-6=0 \Leftrightarrow t=6

Với t=6 \Leftrightarrow M(-3;6)

Bài 2: Cho hai điểm A(0;2); B(2;-2) và đường thẳng d_1 có phương trình: x-y-1=0, đường thẳng d_2 có phương trình: x+y+1=0.

a. Tìm điểm M trên d_1 sao cho: MA+MB nhỏ nhất.

b. Tìm điểm N trên d_2 sao cho NA+NB nhỏ nhất.

Hướng dẫn giải:

a. Để làm dạng toán này trước hết các bạn cần xác định vị trí của điểm A; B so với đường thẳng d_1 xem chúng nằm cùng phía hay khác phía với d_1.

Thay tọa độ của điểm A vào d_1 ta có: t_A=-2-1=-3

Thay tọa độ của điểm B vào d_1 ta có: t_B=2+2-1=3

Xét tích: t_A.t_B = -3.3 =-9 <0. Do đó AB khác phía so với d_1.

2 điểm A và B nằm khác phía với đường thẳng, tìm tọa độ điểm thỏa mãn điều kiện cho trước

Ta luôn có: MA+MB \geq AB. Do đó MA+MB đạt giá trị nhỏ nhất là AB, tức là MA+MB=AB.

Để  MA+MB=AB thì 3 điểm A, B, M phải thẳng hàng và M phải nằm giữa AB. Khi đó M sẽ là giao điểm của AB và đường thẳng d_1.

Tới đây để tìm được tọa độ của điểm M thỏa mãn điều kiện, ta chỉ việc đi tìm giao điểm của đường thẳng AB và đường thẳng d_1.

Ta có: \vec{AB}=(2;-4). Vectơ chỉ phương của đường thẳng AB là: \vec{u}=(1;-2)

Phương trình đường thẳng AB là: \left\{\begin{array}{l}x=t\\y=2-2t\end{array}\right. \hspace{1cm}t\in R

Thay x;y vừa tìm được ở phương trình đường thẳng AB vào phương trình đường thẳng d_1 ta có:

t-(2-2t)-1=0 \Leftrightarrow t-2+2t-1=0 \Leftrightarrow t=1

Thay t=1 ngược trở lại phương trình AB được: x=1;y=0. Vậy tọa độ của điểm M là: M(1;0)

 b. Tương tự ý (a) trước hết các bạn cần xác định vị trí của điểm A; B so với đường thẳng d_2 xem chúng nằm cùng phía hay khác phía với d_2.

Thay tọa độ của điểm A vào d_2 ta có: t_A=2+1=3

Thay tọa độ của điểm B vào d_2 ta có: t_B=1

Xét tích: t_A.t_B = 3.1 =3>0. Do đó AB cùng phía so với d_2.

2 điểm nằm cùng phía với đường thẳng

Tới đây các bạn làm như sau:

Bước 1: Gọi A_1 là điểm đối xứng của A qua d_2.

Bước 2: Ta có: NA+NB=NA_1+NB \geq A_1B.

Do đó: (NA+NB) đạt giá trị nhỏ nhất là A_1B khi 3 điểm A_1; M; B thẳng hàng. Tức N là giao điểm của đường thẳng d_2 và đường thẳng A_1B

Các bạn thực hiện như sau:

1. Tìm tọa độ của điểm A_1 như sau:

  • Viết phương trình đường thẳng \Delta đi qua điểm A và vuông góc với d_2
  • Tìm giao của \Delta với d_2 là điểm H
  • H là trung điểm của AA_1. Dựa vào biểu thức tọa độ trung điểm để tìm tọa độ điểm A_1.

2. Viết phương trình đường thẳng A_1B

3. Tìm giao điểm của đường thẳng d_2A_1B

Các bạn tự giải bài này nhé. Vì lời giải khá dài nên thầy chỉ hướng dẫn các bạn làm như vậy thôi. Tới đây chắc ai cũng biết làm rồi.

Bài toán trên có thể phát biểu tổng quát như sau:

"Tìm trên đường thẳng d điểm M sao cho MA+MB nhỏ nhất, với các điểm AB cho trước và không thuộc đường thẳng d."

Để giải bài toán này ta có phương pháp tổng quát như sau:

Xác định t_A.t_B=(ax_A+by_A+c)(ax_B+by_B+c)

Có một trong hai khả năng sảy ra:

  • Khả năng 1: Nếu t_A.t_B<0 thì AB ngược phía đối với d

Với trường hợp này các bạn áp dụng ý (a) của bài 2

  • Khả năng 2: Nếu t_A.t_B>0 thì AB cùng phía đối với d

Với trường hợp này các bạn áp dụng ý (b) của bài 2

Đây là 2 bài toán liên quan tới việc tìm tọa độ điểm thỏa mãn điều kiện cho trước. Còn một số bài toán cũng gần tương tự như 2 bài toán trên, thời gian tới thầy sẽ tiếp tục gửi tơi các bạn bài tập này và phương pháp làm chúng.

Thầy Giáo Nghèo

Cám ơn các bạn đã ghé thăm blog của mình. Hãy tặng Thaygiaongheo 1 like + 1 lời động viên nếu thấy bài viết có ích với bạn. Chia sẻ với mục đích: "Cho đi là nhận"

Có thể bạn sẽ thích...

Bạn hãy đặt câu hỏi và thảo luận đúng chuyên mục bài giảng.Thảo luận lịch sự, có văn hóa, gõ đầy đủ ý nghĩa bằng tiếng việt có dấu để tránh trường hợp thảo luận của bạn bị xóa mà không rõ lý do. Xin cám ơn!

5 Thảo luận

  1. Nguyễn Huỳnh HÀ says:

    Cho tam giác ABC cân tại A, O là tâm đg tròn ngoại tiếp. M là TĐ của AB, E là trọng tâm tam giác ACM. CM: OE vuông góc CMOE⊥CM

  2. Trò Của Thầy says:

    Thầy chỉ em cách làm bài này ạ:

    Cho ∆ABC vuông tại A. AC=2AB, phương trình cạnh AB 2x - y + 7= 0. Điểm G (0, 1/3) là trọng tâm ∆ABC. Tìm tọa độ các đỉnh ∆ABC biết xB>0

    Cảm ơn thầy !!!

  3. Thanh Vân says:

    giúp em với
    cho hàm số y=(2x-4)/(x+1) thuộc (C). Tìm trên đồ thị (C) 2 điểm đối xứng nhau qua đường thẳng MN biết M(-3;0) N (-1;-1)

  4. nhung says:

    em cũng mong thầy giải gúp

Leave a Reply

Your email address will not be published. Required fields are marked *