1. مسئله: مساحت مربعی را پیدا کنیم که یکی از رئوس آن نقطه $A(-1,2)$ است و یک ضلع آن روی خطی است که از نقاط $B(-1,3)$ و $C(-3,4)$ میگذرد.
2. ابتدا شیب خط $BC$ را محاسبه میکنیم با فرمول شیب:
$$m=\frac{y_2-y_1}{x_2-x_1}=\frac{4-3}{-3-(-1)}=\frac{1}{-2}=-\frac{1}{2}$$
3. معادله خطی که از $B$ میگذرد و شیب $m=-\frac{1}{2}$ دارد:
$$y-y_0=m(x-x_0) \Rightarrow y-3=-\frac{1}{2}(x+1)$$
4. معادله خط را به شکل استاندارد $ax+by+c=0$ میآوریم:
$$y-3=-\frac{1}{2}x-\frac{1}{2} \Rightarrow y+\frac{1}{2}x - \frac{5}{2}=0$$
ضرب در 2 برای حذف کسر:
$$2y + x - 5=0$$
5. ضلع مربع روی این خط است. ضلع دیگر مربع باید عمود بر این خط باشد، پس شیب ضلع عمود:
$$m_{perp} = -\frac{1}{m} = -\frac{1}{-\frac{1}{2}}=2$$
6. طول ضلع مربع برابر فاصله نقطه $A$ تا خط $BC$ است، چون $A$ راس مربع است و ضلع روی خط $BC$ است.
7. فاصله نقطه $A(-1,2)$ تا خط $2y + x - 5=0$ با فرمول فاصله:
$$d=\frac{|a x_0 + b y_0 + c|}{\sqrt{a^2 + b^2}}=\frac{|1\times(-1) + 2\times 2 - 5|}{\sqrt{1^2 + 2^2}}=\frac{|-1 + 4 - 5|}{\sqrt{1 + 4}}=\frac{|-2|}{\sqrt{5}}=\frac{2}{\sqrt{5}}$$
8. این فاصله طول ضلع مربع است. مساحت مربع برابر است با مربع طول ضلع:
$$\text{مساحت} = d^2 = \left(\frac{2}{\sqrt{5}}\right)^2 = \frac{4}{5} = 0.8$$
9. گزینههای داده شده:
1) 1
2) \frac{1}{5} = 0.2
3) 5
4) \sqrt{5} \times 4 \approx 8.94
مساحت محاسبه شده 0.8 با هیچ کدام برابر نیست. احتمالاً منظور طول ضلع است یا گزینهها اشتباه است. اگر طول ضلع را در نظر بگیریم:
$$d=\frac{2}{\sqrt{5}}=\frac{2\sqrt{5}}{5} \approx 0.894$$
که نزدیک به گزینه 4 نیست.
10. بررسی مجدد: اگر ضلع روی خط $BC$ باشد و $A$ راس مربع باشد، ضلع مربع برابر فاصله $A$ تا خط است. پس مساحت مربع:
$$\left(\frac{2}{\sqrt{5}}\right)^2=\frac{4}{5}$$
که برابر با 0.8 است و در گزینهها نیست.
11. احتمالاً گزینه 2 یعنی $\frac{1}{5}$ اشتباه تایپی است و باید $\frac{4}{5}$ باشد. پس پاسخ درست:
$$\boxed{\frac{4}{5}}$$
اگر بخواهیم نزدیکترین گزینه را انتخاب کنیم، گزینه 2 یعنی $\frac{1}{5}$ کمترین فاصله را دارد ولی دقیق نیست.
بنابراین پاسخ نهایی مساحت مربع برابر است با $\frac{4}{5}$ که با محاسبات ما به دست آمد.
مساحت مربع Fb7586
Step-by-step solutions with LaTeX - clean, fast, and student-friendly.