При повороте фигуры на 180 градусов вокруг начала координат, координаты каждой точки (x, y) изменяются на (-x, -y). Это связано с тем, что поворот на 180 градусов по часовой стрелке эквивалентен повороту на 180 градусов против часовой стрелки, и в обоих случаях происходит инверсия знаков координат.
Теперь рассмотрим уравнение окружности:
[ x^2 + y^2 + 4x - 10y - 20 = 0. ]
Шаг 1: Найдем центр и радиус окружности.
Чтобы определить центр и радиус, приведем уравнение к канонической форме. Для этого выделим полные квадраты.
- Для x: ( x^2 + 4x ) можно переписать как ( (x + 2)^2 - 4 ).
- Для y: ( y^2 - 10y ) можно переписать как ( (y - 5)^2 - 25 ).
Подставим это обратно в уравнение:
[ (x + 2)^2 - 4 + (y - 5)^2 - 25 - 20 = 0. ]
Упростим:
[ (x + 2)^2 + (y - 5)^2 - 49 = 0. ]
Таким образом, уравнение можно записать в виде:
[ (x + 2)^2 + (y - 5)^2 = 49. ]
Отсюда видно, что центр окружности находится в точке (-2, 5), а радиус равен (\sqrt{49} = 7).
Шаг 2: Применим поворот на 180 градусов.
При повороте на 180 градусов центр окружности, как и любая другая точка, изменит знак своих координат. Поэтому новый центр окружности будет в точке (2, -5).
Следовательно, уравнение образа окружности после поворота будет:
[ (x - 2)^2 + (y + 5)^2 = 49. ]
Раскроем скобки для получения уравнения в общем виде:
[ (x - 2)^2 = x^2 - 4x + 4, ]
[ (y + 5)^2 = y^2 + 10y + 25. ]
Подставим это в уравнение:
[ x^2 - 4x + 4 + y^2 + 10y + 25 = 49. ]
Упростим:
[ x^2 + y^2 - 4x + 10y + 29 = 49. ]
[ x^2 + y^2 - 4x + 10y - 20 = 0. ]
Таким образом, уравнение образа окружности после поворота на 180 градусов вокруг начала координат остается тем же, что и исходное уравнение. Это происходит из-за симметрии окружности относительно начала координат, и изменение знаков координат приводит уравнение к его изначальному виду.