Задания № 23, 24, 25 · ОГЭ

Координатно-векторный метод

Координаты и векторы превращают геометрические условия в вычисления
7 мин чтенияСложность: Обновлено 27 сентября 2026

Координатно-векторный метод помогает решать планиметрические задачи без громоздких построений: точки задают координатами, отрезки — векторами, перпендикулярность — скалярным произведением, а прямые и окружности — уравнениями. Перед изучением темы повторите координаты на плоскости и векторы на плоскости.

1. Координаты точек и векторов

Точка на координатной плоскости записывается как \(A(x_A;y_A)\). Координаты вектора направлены от его начала к концу: если \(A(x_A;y_A)\) и \(B(x_B;y_B)\), то вектор \(\overrightarrow{AB}\) имеет координаты разности координат конца и начала.

\[\overrightarrow{AB}=(x_B-x_A;\,y_B-y_A)\]

Длина вектора равна длине соответствующего отрезка. Формула получается из теоремы Пифагора: приращения координат являются катетами прямоугольного треугольника.

\[|\overrightarrow{AB}|=AB=\sqrt{(x_B-x_A)^2+(y_B-y_A)^2}\]
D
Середина отрезка

Координаты середины отрезка равны полусуммам координат его концов: \(M\left(\frac{x_A+x_B}{2};\frac{y_A+y_B}{2}\right)\). Подробный разбор есть на странице координаты середины отрезка.

Для деления отрезка в отношении удобно использовать формулу с весами. Если точка \(P\) делит \(AB\) так, что \(AP:PB=m:n\), то координаты \(P\) являются средневзвешенными координатами концов.

\[P\left(\frac{nx_A+mx_B}{m+n};\,\frac{ny_A+my_B}{m+n}\right)\]
Проверка здравого смысла

Если точка лежит между \(A\) и \(B\), каждая её координата должна находиться между соответствующими координатами концов, когда направление по этой координате не меняется.

2. Скалярное произведение и углы

Скалярное произведение двух векторов позволяет находить углы и проверять перпендикулярность. Для \(\vec a=(a_x;a_y)\) и \(\vec b=(b_x;b_y)\) оно вычисляется покоординатно.

\[\vec a\cdot\vec b=a_xb_x+a_yb_y=|\vec a|\,|\vec b|\cos\varphi\]
T
Признаки углов между векторами

Если \(\vec a\cdot\vec b=0\), то ненулевые векторы перпендикулярны. Знак произведения определяет угол: при остром угле произведение положительно, при прямом равно нулю, при тупом отрицательно.

Чтобы найти угол между сторонами треугольника, составьте векторы с общим началом. Например, угол \(\angle ABC\) — это угол между \(\overrightarrow{BA}\) и \(\overrightarrow{BC}\), а не между векторами, направленными из разных точек.

\[\cos\angle ABC=\frac{\overrightarrow{BA}\cdot\overrightarrow{BC}}{|\overrightarrow{BA}|\,|\overrightarrow{BC}|}\]

Для угла между прямыми сначала найдите направляющие векторы этих прямых. Если \(\vec u\) и \(\vec v\) — такие векторы, то обычно берут меньший угол между прямыми, поэтому используют модуль косинуса.

\[\cos\alpha=\frac{|\vec u\cdot\vec v|}{|\vec u|\,|\vec v|}\]
!
Частая ошибка

Не путайте угол между лучами и угол между прямыми. Для лучей направление важно, а для прямых противоположные направляющие векторы задают ту же прямую, поэтому в формуле для прямых нужен модуль.

Микро-проверка

Какой признак доказывает, что два ненулевых вектора перпендикулярны?

3. Прямые, нормали и расстояния

Общее уравнение прямой имеет вид \(Ax+By+C=0\), где \(A\) и \(B\) не равны нулю одновременно. Вектор \((A;B)\) перпендикулярен прямой и называется её вектором нормали.

\[Ax+By+C=0,\qquad \vec n=(A;B)\]
D
Вектор нормали

Вектор нормали — ненулевой вектор, перпендикулярный прямой. Для прямой \(Ax+By+C=0\) можно взять \(\vec n=(A;B)\), а направляющий вектор — \(\vec s=(-B;A)\) или \((B;-A)\).

Если известна точка \(A(x_0;y_0)\) и нормаль \(\vec n=(p;q)\), уравнение прямой записывают сразу: вектор от точки \(A\) к любой точке \((x;y)\) должен быть перпендикулярен нормали.

\[p(x-x_0)+q(y-y_0)=0\]

Расстояние от точки \(P(x_0;y_0)\) до прямой \(Ax+By+C=0\) находится подстановкой координат точки в левую часть и делением на длину нормали.

\[d(P,l)=\frac{|Ax_0+By_0+C|}{\sqrt{A^2+B^2}}\]

Для двух прямых \(A_1x+B_1y+C_1=0\) и \(A_2x+B_2y+C_2=0\) параллельность проверяется пропорциональностью коэффициентов при \(x\) и \(y\), а перпендикулярность — нулевым скалярным произведением нормалей.

\[A_1B_2-A_2B_1=0\Rightarrow l_1\parallel l_2;\qquad A_1A_2+B_1B_2=0\Rightarrow l_1\perp l_2\]

Эти критерии связаны со страницами уравнение прямой на плоскости и параллельность прямых на координатной плоскости.

4. Площади и уравнения фигур

Площадь треугольника по координатам удобно находить через определитель. Знак зависит от порядка обхода вершин, поэтому для площади берут модуль.

\[S_{ABC}=\frac12\left|\begin{vmatrix}x_A&y_A&1\\x_B&y_B&1\\x_C&y_C&1\end{vmatrix}\right|\]

В раскрытом виде формула выглядит так:

\[S_{ABC}=\frac12\left|x_A(y_B-y_C)+x_B(y_C-y_A)+x_C(y_A-y_B)\right|\]

Площадь параллелограмма, построенного на векторах \(\vec a=(a_x;a_y)\) и \(\vec b=(b_x;b_y)\), равна модулю их ориентированного произведения.

\[S_{\text{пар}}=|a_xb_y-a_yb_x|\]

Площадь треугольника равна половине этой величины. Такой способ особенно удобен, если известны координаты трёх вершин или два вектора из одной вершины.

ABC
Треугольник ABC: его площадь можно вычислить по координатам вершин.

5. Разобранный пример

№
Пример: площадь и угол

Даны точки \(A(1;1)\), \(B(5;2)\) и \(C(3;5)\). Найдём площадь треугольника \(ABC\) и определим, является ли угол \(B\) прямым.

1
Сначала найдём векторы, выходящие из вершины \(B\).
\(\displaystyle \overrightarrow{BA}=(1-5;1-2)=(-4;-1),\qquad \overrightarrow{BC}=(3-5;5-2)=(-2;3)\)
2
Проверим угол \(B\) скалярным произведением.
\(\displaystyle \overrightarrow{BA}\cdot\overrightarrow{BC}=(-4)(-2)+(-1)\cdot3=8-3=5\)
3
Произведение не равно нулю, значит угол не прямой. Для площади используем координатную формулу.
\(\displaystyle S=\frac12\left|1(2-5)+5(5-1)+3(1-2)\right|\)
4
Вычислим значение выражения.
\(\displaystyle S=\frac12|-3+20-3|=\frac12\cdot14=7\)
Алгоритм решения

1) Выпишите координаты точек. 2) Составьте нужные векторы как «конец минус начало». 3) Выберите критерий: длина, скалярное произведение, определитель или уравнение. 4) Проверьте знак, модуль и единицы площади.

Уравнение окружности с центром \(O(a;b)\) и радиусом \(R\) также переводит геометрическое условие в алгебру:

\[(x-a)^2+(y-b)^2=R^2\]

При задачах на касательные, хорды и вписанные углы координаты часто дополняют геометрические свойства окружности. Полезные соседние темы: свойства касательных к окружности, угол между касательной и хордой, задачи на вписанные углы и общая хорда двух окружностей.

!
Ещё три типичные ошибки

Не забывайте модуль в формулах площади и расстояния. Не меняйте порядок координат: сначала \(x\), затем \(y\). При составлении вектора не перепутайте \(B-A\) с \(A-B\): это противоположные векторы, и знак скалярного произведения может изменить вывод об угле между лучами.

Быстрый тест

Q
Быстрый тест по теме

Проверьте себя

~ 2 мин4 вопроса
Вопрос 1 / 4
Вопрос 1 из 4 · векторы
Каковы координаты вектора из \(A(-2;3)\) в \(B(4;-1)\)?
Главное за минуту

Главное

  • Вектор между двумя точками получают вычитанием координат начала из координат конца, а его длину — по теореме Пифагора.
  • Скалярное произведение находит косинус угла и проверяет перпендикулярность.
  • Для прямой \(Ax+By+C=0\) вектор \((A;B)\) является нормалью, а расстояние до точки вычисляется через подстановку.
  • Площадь треугольника находят через определитель, а площадь параллелограмма — через \(|a_xb_y-a_yb_x|\).
  • Решение всегда начинайте с чертежа или списка известных координат и заканчивайте проверкой знаков, модулей и смысла ответа.