مثلث با رأسهای $A(1, 9)$، $B(3, 1)$ و $C(7, 11)$ را در نظر بگیرید و آن را در دستگاه مختصات مقابل مشخص کنید.
الف) مختصات $M$، نقطهٔ وسط ضلع $BC$ را مشخص کنید.
ب) طول میانهٔ $AM$ را محاسبه کنید.
پ) معادلهٔ خطی که میانهٔ $AM$ روی آن قرار دارد را به دست آورید.
رأسهای مثلث: $A(1, 9)$, $B(3, 1)$, $C(7, 11)$.
**الف) مختصات نقطهٔ وسط $M$ ضلع $BC$**
از فرمول نقطهٔ وسط استفاده میکنیم: $M = \left(\frac{x_B + x_C}{2}, \frac{y_B + y_C}{2}\right)$.
$$M = \left(\frac{3 + 7}{2}, \frac{1 + 11}{2}\right) = \left(\frac{10}{2}, \frac{12}{2}\right)$$
**مختصات $M$**: $$M(5, 6)$$
**ب) طول میانهٔ $AM$**
طول میانه $AM$ (فاصلهٔ بین $A(1, 9)$ و $M(5, 6)$) از فرمول فاصلهٔ دو نقطه به دست میآید:
$$AM = \sqrt{(x_M - x_A)^2 + (y_M - y_A)^2}$$
$$AM = \sqrt{(5 - 1)^2 + (6 - 9)^2}$$
$$AM = \sqrt{(4)^2 + (-3)^2} = \sqrt{16 + 9} = \sqrt{25}$$
**طول میانه $AM$**: $$AM = 5$$
**پ) معادلهٔ خط شامل میانهٔ $AM$**
ابتدا شیب خط $AM$ را با نقاط $A(1, 9)$ و $M(5, 6)$ محاسبه میکنیم:
$$m_{AM} = \frac{y_M - y_A}{x_M - x_A} = \frac{6 - 9}{5 - 1} = \frac{-3}{4}$$
سپس با استفاده از شیب $m = -\frac{3}{4}$ و نقطهٔ $A(1, 9)$، معادلهٔ خط را به دست میآوریم ($y - y_A = m(x - x_A)$):
$$y - 9 = -\frac{3}{4}(x - 1)$$
$4(y - 9) = -3(x - 1)$
$4y - 36 = -3x + 3$
**معادلهٔ خط $AM$**: $$3x + 4y = 39$$
الف) نقطهٔ $N(5, -4)$ وسط پارهخط واصل بین دو نقطهٔ $A$ و $B(7, -2)$ است. مختصات نقطهٔ $A$ را بیابید.
ب) قرینهٔ نقطهٔ $C(1, 2)$ نسبت به نقطهٔ $M(-1, 4)$ را به دست آورید.
پ) قرینهٔ نقطهٔ $P(\alpha, \beta)$ نسبت به مبدأ مختصات را به دست آورید.
**الف) یافتن مختصات نقطهٔ $A$**
نقطهٔ $N(5, -4)$ وسط $AB$ است که $B(7, -2)$. اگر $A(x_A, y_A)$ باشد، از فرمول نقطهٔ وسط استفاده میکنیم:
$$\frac{x_A + x_B}{2} = x_N \Rightarrow \frac{x_A + 7}{2} = 5$$
$$x_A + 7 = 10 \Rightarrow x_A = 3$$
$$\frac{y_A + y_B}{2} = y_N \Rightarrow \frac{y_A + (-2)}{2} = -4$$
$$y_A - 2 = -8 \Rightarrow y_A = -6$$
**مختصات نقطهٔ $A$**: $$A(3, -6)$$
**ب) قرینهٔ نقطهٔ $C(1, 2)$ نسبت به نقطهٔ $M(-1, 4)$**
قرینهٔ $C$ نسبت به $M$، نقطهای مانند $C'(x', y')$ است که $M$ نقطهٔ وسط پارهخط $CC'$ است:
$$\frac{x_C + x_{C'}}{2} = x_M \Rightarrow \frac{1 + x'}{2} = -1$$
$$1 + x' = -2 \Rightarrow x' = -3$$
$$\frac{y_C + y_{C'}}{2} = y_M \Rightarrow \frac{2 + y'}{2} = 4$$
$$2 + y' = 8 \Rightarrow y' = 6$$
**قرینهٔ $C$ نسبت به $M$**: $$C'(-3, 6)$$
**پ) قرینهٔ نقطهٔ $P(\alpha, \beta)$ نسبت به مبدأ مختصات**
قرینهٔ یک نقطه نسبت به مبدأ مختصات $O(0, 0)$، نقطهای است که در آن علامت هر دو مؤلفه تغییر میکند (نقطهٔ وسط برابر $O$ است):
$$\frac{\alpha + x'}{2} = 0 \Rightarrow \alpha + x' = 0 \Rightarrow x' = -\alpha$$
$$\frac{\beta + y'}{2} = 0 \Rightarrow \beta + y' = 0 \Rightarrow y' = -\beta$$
**قرینهٔ $P(\alpha, \beta)$ نسبت به مبدأ**: $$P'(-\alpha, -\beta)$$
سود سالانه یک کارگاه کوچک تولیدی از سال ۱۳۸۵ تا ۱۳۹۵ طبق نمودار مقابل سیر صعودی داشته است. با کمک رابطهٔ نقطهٔ وسط پارهخط، به سؤالات زیر پاسخ دهید:
الف) میانگین سود سالانهٔ این شرکت در دههٔ مورد نظر چقدر بوده است؟
ب) در کدام سال، مقدار سود سالانه با این میانگین سود دهساله برابر بوده است؟
پ) اگر سود سالانه در طول یک دههٔ آینده با همین روند افزایش یابد، انتظار میرود سود در سال ۱۴۰۵ سالانه شرکت چقدر باشد؟ (سود بر حسب میلیون تومان)
نقاط روی نمودار: شروع در سال $x_1 = 1385$ با سود $y_1 = 57$ (میلیون تومان) و پایان در سال $x_2 = 1395$ با سود $y_2 = 103$ (میلیون تومان).
**الف) میانگین سود سالانه در دههٔ مورد نظر**
میانگین سود در یک روند خطی، برابر با مقدار سود در **نقطهٔ وسط** این بازهٔ زمانی است (میانگین مقادیر ابتدا و انتها):
$$\text{میانگین سود} = \frac{\text{سود ابتدای دوره} + \text{سود انتهای دوره}}{2} = \frac{57 + 103}{2} = \frac{160}{2} = 80$$
**میانگین سود سالانه**: $$80 \text{ میلیون تومان}$$
**ب) سالی که سود سالانه با میانگین برابر بوده است**
سود سالانه در نقطهٔ وسط زمانی، برابر با میانگین سود است. نقطهٔ وسط زمانی سالهای ۱۳۸۵ و ۱۳۹۵ را محاسبه میکنیم:
$$\text{سال میانی} = \frac{1385 + 1395}{2} = \frac{2780}{2} = 1390$$
**سال مورد نظر**: $$1390$$
**پ) انتظار سود در سال ۱۴۰۵**
سال ۱۴۰۵، یک دهه ($10$ سال) پس از سال ۱۳۹۵ است. روند افزایش سود خطی است.
* **میزان افزایش سود در دههٔ اول (۱۳۸۵ تا ۱۳۹۵)**: $103 - 57 = 46$ میلیون تومان.
* **سود مورد انتظار در سال ۱۴۰۵** (با حفظ همان روند، یعنی افزایش ۴۶ میلیون تومانی نسبت به سال ۱۳۹۵):
$$\text{سود } (1405) = \text{سود } (1395) + \text{افزایش یک دهه}$$
$$\text{سود } (1405) = 103 + 46 = 149$$
**سود مورد انتظار در سال ۱۴۰۵**: $$149 \text{ میلیون تومان}$$