_francesca.ricci
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Data la retta

[math] y = 1/2 x - 3[/math]

, determinare le equazioni delle rette

[math]t[/math]

e

[math]s[/math]

passanti per l'origine e che formano con

[math]r[/math]

angoli di

[math]30°[/math]

.

Verificare, tramite la formula che determina la tangente dell'angolo ottuso formato da due rette, che l'angolo formato da

[math]s[/math]

e

[math]t[/math]

è di

[math]120°[/math]

.

Svolgimento (1)

Sapendo che le rette che stiamo cercando passano per l'origine degli assi, possiamo scrivere la loro equazione generica in questo modo:

[math] y = mx [/math]

La formula che determina la tangente dell'angolo ottuso formato da due rette è la seguente:

[math] tg(x) = frac(m - m')(1 + m m') [/math]

Poiché l'angolo formato con la retta

[math]r[/math]

misura

[math]30°[/math]

, sappiamo che la sua tangente vale

[math] frac(\sqrt3){3} [/math]

.

Abbiamo inoltre che

[math]m[/math]

, cioè il coefficiente angolare della retta

[math]r[/math]

, vale

[math]1/2[/math]

; applichiamo quindi la formula (non conoscendo il segno di

[math]m'[/math]

, mettiamo il tutto in valore assoluto):

[math]frac(\sqrt3){3} = | frac(1/2 - m')(1 + 1/2 m') |[/math]

Svolgiamo i calcoli:

[math]frac(\sqrt3){3} = | frac(frac(1 - 2m')(2))( frac(2 + m')(2)) |[/math]

[math]frac(\sqrt3){3} = | frac(1 - 2m')(2) \cdot frac(2)(2 + m') |[/math]

[math]frac(\sqrt3){3} = | frac(1 - 2m')(2 + m') |[/math]

Poniamo

[math]2 + m' ≠ 0 \to m' ≠ -2 [/math]

ed eleviamo al quadrato:

[math](frac(\sqrt3){3})^2 = (frac(1 - 2m')(2 + m') )^2 [/math]

[math]frac(\sqrt3^2){9} = frac((1 - 2m')^2)((2 + m')^2) [/math]

[math]frac(3)(9) = frac(1 + 4m'^2 - 4m')( 4 + m'^2 + 4m' ) [/math]

[math]frac(1)(3) = frac(1 + 4m'^2 - 4m')( 4 + m'^2 + 4m' ) [/math]

Calcoliamo il minimo comune multiplo:

[math] 4 + m'^2 + 4m' = 3 (1 + 4m'^2 - 4m') \to [/math]

[math] 4 + m'^2 + 4m' = 3 + 12m'^2 - 12m' [/math]

[math] 4 + m'^2 + 4m' - 3 - 12m'^2 + 12m' = 0 \to [/math]

[math] - 11 m'^2 + 16m' + 1 = 0 [/math]

[math] 11 m'^2 - 16m' - 1 = 0 [/math]

Troviamo le soluzioni con la formula ridotta:

[math] m' = frac(- b/2 \pm \sqrt{(b/2)^2 - ac} )(a) = frac(- (-16)/2 \pm \sqrt(((-16)/2)^2 + 11) )(11) = [/math]

[math]frac( 8 \pm \sqrt{ 8^2 + 11} )(11) = frac( 8 \pm \sqrt(75))(11) [/math]

Possiamo quindi determinare le equazioni delle rette

[math]t[/math]

ed

[math]s[/math]

:

[math] t : y = frac( 8 - \sqrt{75})(11) x , s : y = frac( 8 + \sqrt{75})(11) x [/math]

Rappresentiamo le rette nel piano cartesiano:

Svolgimento (2)

Calcoliamo ora la tangente dell'angolo ottuso

[math]gamma [/math]

da esse formato:

[math] tg(x) = frac(m - m')(1 + m m') [/math]

Essendo l'angolo ottuso, la tangente sarà negativa:

[math] tg(x) = - | frac(frac( 8 - \sqrt{75})(11) - frac( 8 + \sqrt{75})(11))( 1 + frac( 8 - \sqrt{75})(11) \cdot frac( 8 + \sqrt{75})(11)) | = [/math]

[math] - | frac(frac(8 - \sqrt{75} - 8 - \sqrt{75})(11) )( 1 + frac((8 - \sqrt{75})(8 + \sqrt{75}))(11 \cdot 11) ) | = [/math]

[math] - |frac(frac(- \sqrt{75} - \sqrt{75})(11))(1 + frac(8^2 - (\sqrt{75})^2)(121)) | = [/math]

[math] - |frac(frac(- 2\sqrt{75} )(11))(1 + frac( 64 - 75 )(121)) | = [/math]

[math] - |frac(frac(- 2\sqrt{75} )(11))(1 + frac( - 11 )(121)) | = - |frac(frac(- 2\sqrt{75} )(11))(1 - frac(1)(11)) | = [/math]

[math] - |frac(frac(- 2\sqrt{75} )(11))(frac(10)(11)) | = - | frac(- 2\sqrt{75} )(11) \cdot frac(11)(10) | = [/math]

[math] - | frac(- 2\sqrt{75} )(10) | = - | frac(- 2 \cdot 5 \cdot \sqrt(3) )(10) | = [/math]

[math] - | frac(- 10 \sqrt{3} )(10) | = - |- \sqrt3| = - \sqrt3 [/math]

Abbiamo quindi verificato che l'angolo formato dalle rette è proprio di

[math]120°[/math]

, poiché la tangente di

[math]120°[/math]

è

[math] - \sqrt3[/math]

.

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