Parametervoorstellingen > Hoeken en afstanden
123456Hoeken en afstanden

Antwoorden van de opgaven

Opgave V1
a

Je berekent dan de hoek tussen beide richtingsvectoren.

b

Als een lijn loodrecht op een andere lijn moet staan, is het inproduct van beide richtingsvectoren `0` . Uit de richtingsvector van de gegeven lijn kun je dan een richtingsvector van de loodlijn (namelijk een normaalvector van de gegeven lijn) bepalen.

Opgave 1
a

De richtingsvectoren `((2),(1))` en `((3),(text(-)1))` .

b

Voor de richtingsvectoren `vec(a)=((2),(1))` en `vec(b)=((3),(text(-)1))` geldt `|vec(a)|=sqrt(5)` , `|vec(b)|=sqrt(10)` en `vec(a)*vec(b)=5` .

Dan volgt ook `5 = sqrt(5) * sqrt(10) cos(alpha)` en dit geeft `alpha = 45^@` .

c

Niet automatisch, de hoek tussen twee vectoren kan een stompe hoek zijn, de hoek tussen twee lijnen is altijd een scherpe hoek.

Opgave 2
a

Voor de richtingsvectoren `vec(a) = ((text(-)3),(1))` en `vec(b) = ((2),(text(-)1))` geldt `|vec(a)| = sqrt(10)` , `|vec(b)| = sqrt(5)` en `vec(a)*vec(b) = text(-7)` .

`text(-)7 = sqrt(10) * sqrt(5) cos(alpha)` en dit geeft `alpha ~~ 172^@` .

b

Nee, de juiste hoek tussen beide lijnen is `8^@` , want dit moet een scherpe hoek zijn.

Opgave 3
a

`r_x * r_y + r_y * text(-)r_x = 0 = sqrt((r_x)^2 + (r_y)^2) * sqrt((r_y)^2 + (text(-)r_x)^2) * cos(varphi)` geeft `cos(varphi) = 0` en dus `varphi = 90^@` .

b

`((3),(text(-)2))` en ook alle veelvouden van deze vector.

c

Hun inproduct is `0` .

Opgave 4
a

`((1),(3))` , want `((1),(3)) * ((text(-)3),(1)) = 0` .

b

`((x), (y)) = t((1), (3))`

Opgave 5
a

De normaalvector kun je direct aflezen: `((text(-)1),(3))` en dus is `m` : `((x),(y)) = t ((text(-)1),(3))` een geschikte vectorvoorstelling. De parametervoorstelling wordt: `m` : `(x(t), y(t)) = (text(-)t, 3t)` .

b

Het snijpunt van `l` en `m` berekenen: `t + 9t = 5` geeft `t = 0,5` , dus snijpunt `S(text(-)0,5; 1,5)` .
De gevraagde afstand is `|OS| = sqrt((text(-)0,5)^2 + (1,5)^2) = sqrt(2,5)` .
Je noteert dit als `text(d)(O, l) = sqrt(2,5)` .

Opgave 6
a

Richtingsvector van `m` is `((2),(text(-)1))` .
Normaalvector van `m` is `((1),(2))` .

b

Met de normaalvector wordt de vergelijking `x + 2y = c` .
Het punt `(0, text(-)1)` invullen geeft `x + 2y = text(-)1` .

c

De richtingsvector van `m` is de normaalvector van `p` . De vergelijking van `p` is dus `2x - y = c` . Het punt `(2, 3)` invullen geeft dan `2x - y = 1` .

Opgave 7
a

De hoek tussen twee lijnen moet scherp zijn, de hoek tussen twee vectoren niet.

b

De richtingsvector van `l` : `vec(l) = ((text(-)3),(4))` dus `|vec(l)| = sqrt(25)` .

De richtingsvector van `m` : `vec(m) = ((6),(2))` dus `|vec(m)| = sqrt(40)` .

Dan geldt ook `vec(l)*vec(m) = text(-)10` .

Volgt `text(-)10 = sqrt(25)*sqrt(40)*cos(alpha)` geeft `alpha~~108,4^@` .

De scherpe hoek is dan `180^@-108,4^@ = 71,6^@` .

Opgave 8
a

Maak twee richtingsvectoren `vec(r_p) = ((2),(1))` en `vec(r_q) = ((3),(text(-)5))` .
Bereken met het inproduct de hoek tussen beide vectoren. Je vindt ongeveer `85,6^@`

b

Maak twee richtingsvectoren `vec(r_(AB)) = ((5),(text(-)4))` en `vec(r_q) = ((5),(text(-)1))` .
Bereken met het inproduct de hoek tussen beide vectoren. Je vindt ongeveer `27,3^@`

Opgave 9
a

De lijn `l` door `PQ` is de lijn `x + 3y = 4` dus de normaalvector van de lijn `PQ` is `((1),(3))` .

De vectorvoorstelling van een lijn door `A ⊥ PQ` is dan `((x),(y)) = ((4),(8)) + t*((1),(3))` .

b

`PQ` : `x + 3y = 4` en `l` : `(x, y) = (4 + t, 8 + 3t)` .

`x = 4 + t` en `y = 8 + 3t` invullen in `x + 3y = 4` levert `4 + t + 3*(8 + 3t) = 4` .

Dus `4 + t + 24 + 9t = 4` en dit levert `t = text(-)2,4` .
`t = text(-)2,4` invullen in de vectorvoorstelling geeft het snijpunt.
Snijpunt `S(1,6; 0,8)` .

c

`text(d)(A,l) = |vec(AS)| = sqrt(2,4^2 + 7,2^2) ~~ 7,59` .

Opgave 10

Lijn door `P` en loodrecht `l` is `m: 2x - y = 11` .

Een parametervoorstelling van de loodlijn door `P` is `(x, y) = (9 + t, 7 + 2t)` .
Snijpunt `l` en `m` is `S(5,6; 0,2)` .
De afstand is `text(d)(P, l) ~~ 7,6` .

Opgave 11

Middelloodlijn van `AB` : `y = text(-)2/3 x + 5 1/6` .

Middelloodlijn van `BC` : `y = 3/2 x - 0,25` .

Snijpunt middelloodlijnen in middelpunt `M` van de cirkel: `(2,5; 3,5)` .

Vergelijking cirkel wordt dan: `(x-2,5)^2 + (y-3,5)^2 = 6,5` .

Opgave 12
a

Bijvoorbeeld:
Middelloodlijn van `OA` : `x = 2` ; middelloodlijn van `AB` : `y = 0,2x + 1,8` ; middelloodlijn van `OB` : `y = text(-)0,6x + 3,4` .

b

Snijden middelloodlijnen `OA` met `AB` geeft als snijpunt het coördinaat `(2; 2,2)` .

Snijden middelloodlijnen `OA` met `OB` geeft als snijpunt het coördinaat `(2; 2,2)` .

Snijden middelloodlijnen `OB` met `AB` geeft als snijpunt het coördinaat `(2; 2,2)` .

Alle drie de middelloodlijnen snijden elkaar dus in hetzelfde punt.

c

Het snijpunt van de middelloodlijnen is `(2; 2,2)` .
Dus de cirkelvergelijking is `c` : `(x-2)^2 + (y-2,2)^2 = r^2` .
Nu bereken je `r^2` door een punt in te vullen, kies hier bijvoorbeeld het punt `O(0, 0)` ; dan maak je het jezelf gemakkelijk: `(0-2)^2 + (0-2,2)^2 = r^2` geeft `r^2 = 4 + 4,84 = 8,84` .

Je vindt `c` : `(x-2)^2 + (y-2,2)^2 = 8,84` .

d

Vul de coördinaten van `O` , `A` en `B` in de cirkelvergelijking in:

`O(0, 0)` : `(0-2)^2 + (0-2,2)^2 = 8,84`

`A(4, 0)` : `(4-2)^2 + (0-2,2)^2 = 8,84`

`B(3, 5)` : `(3-2)^2 + (5-2,2)^2 = 8,84`

Je vindt drie keer een ware bewering en dus liggen alle drie de punten op de cirkel.

Opgave 13
a

Noem `A` het snijpunt van `l` en `m` . Dan vind je `A(0, 2)` .

Noem `B` het snijpunt van `n` en `l` . Dan vind je `B(6, 0)` .

Noem `C` het snijpunt van `m` en `n` . Dan vind je `C(0,8; 5,2)` .

Richtingsvector `vec(l) = ((text(-)3),(1))` ; richtingsvector `vec(m) = ((1),(4))` en richtingsvector `vec(n) = ((text(-)1),(1))` . Dan geldt `|vec(l)| = sqrt(10)` , `|vec(m)| = sqrt(17)` en `vec(n) = sqrt(2)` ; en dan vind je

`/_A ~~ 94^@` , `/_B ~~ 27^@` en `/_C ~~ 59^@` .

b

Stel twee middelloodlijnen van bijvoorbeeld `AB` en `BC` . De middelloodlijn van `AB` is `3x - y = 8` en de middelloodlijn van `BC` is `5,2x - 5,2y = 4,16` . Het middelpunt van de cirkel is het snijpunt van beide middelloodlijnen. Dit snijpunt is `M(3,6; 2,8)` en dus krijg je `(x - 3,6)^2 + (y - 2,8)^2 = k` voor de cirkel. Om `k` uit te rekenen voer je een punt van de cirkel in, bijvoorbeeld `A(0, 2)` . Je vindt dan `k = 13,6` .

De vergelijking van de cirkel is `(x - 3,6)^2 + (y - 2,8)^2 = 13,6` .

Opgave 14

Stel eerst de vergelijking (of vectorvoorstelling) van een lijn door `P` loodrecht op `l` op.
Je vindt `text(-)2x + y = 2` .
Bereken vervolgens de coördinaten van `S` , het snijpunt van `l` en de loodlijn.
Dit is `S(0,8; 3,6)` .
Bereken tot slot de afstand tussen `S` en `P` . Je vindt dan, afgerond op twee decimalen, `2,68` .

Opgave 15

Je hebt te maken met een rechte hoek als twee zijden van een driehoek loodrecht op elkaar staan. Dan staan dus ook de richtingsvectoren loodrecht op elkaar en is het bijbehorende inproduct `0` . Breng de driehoek in beeld, (plaats `P` willekeurig, `Q` en `R` liggen dan vast) en je ziet dat `vec(PR)` en `vec(QR)` loodrecht op elkaar moeten staan.

Stel eerst richtingsvectoren op van `PQ` en `QR` : `vec(PR) = ((6),(text(-)2))` en `vec(QR) = ((1),(3))` . Het inproduct van deze twee vectoren is `0` .

Opgave 16
a

Een vergelijking van de lijn door `QR` is `5x + 7y = 85` .
Dus de richtingsvector van de loodlijn door `P` is `((5),(7))` .
Een passende vectorvoorstelling is `((x),(y)) = ((text(-)5),(10)) + t((5),(7))` .
Hierbij past de vergelijking `text(-)7x + 5y = 85` .

b

`Q(7, 7)` en `R(0, 12)` . Het midden `M` hiervan is `M(3,5; 9,5)` .
Gevraagd wordt dus de vergelijking van een lijn door `P(text(-)5, 10)` en `M(3,5; 9,5)` .
Dit is `1/2 x + 8 1/2 y = 82 1/2` .

c

Het midden `M` heb je al berekend: `M(3,5; 9,5)` .
Richtingsvector loodlijn is dan `((5),(7))` .
Een vectorvoorstelling van de loodlijn is dan `((x),(y)) = ((3,5),(9,5)) + t((5),(7))` .
Hierbij past de vergelijking `7x - 5y = text(-)23` .

d

De oppervlakte van `ΔPQR = 1/2*|QR|*|PS|` met `S` snijpunt hoogtelijn uit `P` met zijde `QR` .

`S` bereken je door `text(-)7x + 5y = 85` te snijden met `5x + 7y = 84` . Dit geeft `S(text(-)175/74, 1013/74)` .

Dan geldt `|QR| = sqrt(74)` en `|PS| = 39/74 sqrt(74)` . Dan vind je oppervlakte van `ΔPQR = 19,5` .

e

Het middelpunt `M` is het snijpunt van twee middelloodlijnen van de driehoek. Een middelloodlijn, die van zijde `QR` heb je al berekend: `7x - 5y = text(-)23` .

De middelloodlijn van bijvoorbeeld `PR` is `5x + 2y = 9,5` . Deze twee middelloodlijnen snijden geeft `M(1/26, 4 17/26)` . Kies een van de hoekpunten om met behulp van de stelling van Pythagoras de grootte van de straal uit te rekenen. Dan vind je `r ~~ 7,35` .

Een geschikte parametervoorstelling is dan `x(t) ~~ 0,04 + 7,35*sin(t)` en `y(t) ~~ 4,65 + 7,35cos(t)` .

Opgave 17

Stel vectorvoorstellingen of vergelijkingen van de zijden op. Bijvoorbeeld `OA: x - 4y = 0` en `OB: 3x - 2y = 0` . De normaalvectoren van deze zijden zijn de richtingsvectoren van de hoogtelijnen. En dus kun je van die hoogtelijnen vectorvoorstellingen opstellen en daar weer vergelijkingen van maken. Je krijgt voor de hoogtelijn uit `A` de vergelijking `2x + 3y = 11` en voor de hoogtelijn uit `B` de vergelijking `4x + y = 11` . Deze twee lijnen snijdt je met elkaar en je vindt het snijpunt `H(2,2; 2,2)` .
Tenslotte stel je op dezelfde manier een vergelijking van de hoogtelijn uit `O` op, je vindt `x - y = 0` . Controleer dat het punt `H` ook aan deze vergelijking voldoet, dit is het geval.

Opgave 18Twee vierkanten tegen driehoek
Twee vierkanten tegen driehoek
a

`vec(OD) = vec(OA) + vec(AD)` en `vec(OA) = ((p),(q))` en `vec(AD)` staat loodrecht op `vec(AB) = ((2 - p),(text(-)q))` .

`vec(OD) = ((p),(q)) + ((q),(2 - p)) = ((p + q),(2 - p + q))` .

b

`vec(MA) = ((1 - p),(text(-)q))` .

`vec(OE) = ((p),(q)) + ((text(-)q),(p)) = ((p - q),(p + q))` en `vec(ED) = vec(OD) - vec(OE) = ((p + q),(2 - p + q)) - ((p - q),(p + q)) = ((2q),(2 - 2p))` .

Het inproduct van `vec(MA)` en `vec(ED)` is `0` .

(naar: pilotexamen vwo B in 2013, tweede tijdvak)

Opgave 19Bewijs: middelloodlijnen door één punt
Bewijs: middelloodlijnen door één punt
a

Noem `M_1` midden `AB` , `M_2` midden `BC` en `M_3` midden `AC` .

Dan geldt `M_1(1/2 a, 1/2 b)` , `M_2(1/2 b, 1/2 c)` en `M_3(1/2 a, 1/2 c)` .

Stel vectorvoorstellingen op van twee middelloodlijnen. Dit kunnen zijn `((x),(y)) = ((1/2 b),(1/2 c)) + t((c),(b))` en `((x),(y)) = ((1/2 a),(1/2 c)) + t((c),(text(-)a))` . Deze snijden geeft het middelpunt `M((a+b)/2, (ac-bc)/(2a))` . Stel een vergelijking op van de derde middelloodlijn `((x),(y)) = ((1/2 a),(1/2 b)) + t((0),(text(-)b+a))` . Het middelpunt ligt op deze lijn.

b

Het middelpunt van deze cirkel heb je al uitgerekend: `((a+b)/2, (ac-bc)/(2a))` . Kies nu een van de punten van de driehoek om de straal `r` uit te rekenen.

Kies bijvoorbeeld `C(0, c)` en `M((a+b)/2, (ac-bc)/(2a))` .
Dan geldt `|MC| = sqrt(((ac-bc)/(2a) - c)^2 + ((a+b)/2 - 0)^2) = sqrt(((a-b)/2)^2(1 + (c^2)/(a^2)))` .

De vergelijking van de cirkel wordt dan `(x - (a+b)/2)^2 + (y - (ac-bc)/(2a))^2 = ((a-b)/2)^2(1 + (c^2)/(a^2))` .

Opgave 20Bewijs: hoogtelijnen door één punt
Bewijs: hoogtelijnen door één punt

Maak vectorvoorstellingen van elk van de hoogtelijnen en snijdt er twee. Je vindt `((ac)/b, 0)` .
Controleer dat dit punt ook op de derde hoogtelijn ligt.

Opgave 21
a

De hoek tussen `AB` en `CD` is gelijk aan `37^@` .

b

Ongeveer `6,26` .

b

`(10 1/3, text(-)4 2/3)` .

Opgave 22

Neem `A(text(-)a, 0 )` , `B(a, 0 )` en `C(0 , c)` .

`vec(AC) = ((1),(c/a))` , `vec(BC) = ((1),(text(-) c/a))` en `vec(AB) = ((1),(0))` .

`vec(AC)*vec(AB) = 1 = sqrt(1 + (c^2)/(a^2))*cos(/_A)` geeft `cos(/_A) = 1/sqrt(1 + (c^2)/(a^2))` .

`vec(AC)*vec(BC) = 1 = sqrt(1 + (c^2)/(a^2))*cos(/_B)` geeft `cos(/_B) = 1/sqrt(1 + (c^2)/(a^2))` .

En dus is `/_A = /_B` .

verder | terug