Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
AG_Metod_posobie_k_prakt_zanyatiam.doc
Скачиваний:
28
Добавлен:
05.06.2015
Размер:
4.72 Mб
Скачать

•◄ Дополнительно ►•

Пример 7218 Куб задан своими вершинами: =(0,0,0), =(1,0,0), =(1,1,0), =(0,1,0), =(0,0,1), =(1,0,1), =(1,1,1), =(0,1,1). Выполнить следующие действия: а) написать уравнения прямых линий и ;

б) вычислить расстояние между прямыми линиями и ;

в) написать уравнение общего перпендикуляра между прямыми линиями и .

Решение:

Общее: хотя в геометрии чертёж обычно предназначен только для иллюстрации рассуждений, в рассматриваемом примере с помощью чертежа все задания можем легко выполнить, глядя на чертёж!

Для случая а):

1). Обозначим прямую линию как . Её направляющий вектор ==(1,1,–1). Учитывая, что прямая линия содержит точку ==(0,0,1), записываем каноническое уравнение этой прямой : .

2). Обозначим прямую линию как . Её направляющий вектор ==(0,1,1). Учитывая, что точка ==(1,0,0), принадлежит , записываем каноническое уравнение этой прямой : .

Для случая б):

1). Так как векторы и не параллельны, то и – скрещивающиеся прямые. Расстояние между ними определяется формулой: .

2). Вычислим: =x==j +k =(2,–1,1) → =. Вычислим вектор ===(1,0,–1). Вычислим: ==1. Тогда можем вычислить: =.

Для случая в):

1). Для удобства воспользуемся рисунком, который не привязан к кубу: просто имеются скрещивающиеся прямые и , и требуется получить уравнение их общего перпендикуляра: обозначен как прямая линия . Обозначим направляющий вектор прямой как . Он совпадает с вектором =(2,–1,1).

2). Теперь наметим укрупнённый алгоритм решения задачи:

▫ строим плоскость , содержащую точку и вектор нормали =;

▫ находим точку пересечения плоскости с прямой ;

▫ имея точку и вектор , получаем уравнение для прямой линии .

Реализуем намеченный алгоритм:

3). Вычислим для плоскости вектор нормали ===(–2, –2,2), примем (удобнее) за вектор нормали коллинеарный =(1,1,–1). Используя точку =(1,0,0) и вектор , запишем := 0, или : =0.

4). Из уравнения прямой линии : запишем ==, =. Из условия = можем записать: =0, откуда получаем = и =. Теперь можем записать уравнение : .

Замечание: в связи с используемым в задачнике ответом, который выражен как линия пересечения плоскостей и , полезно получить результат: =.

6). Вычислим для плоскости вектор нормали ===(0,–3,–3), примем (удобнее) за вектор нормали коллинеарный =(0,1,1). Используя точку =(0,0,1) и вектор , запишем := 0, или : =0.

7). В этом случае имеем : . Видим, что в задачнике плоскость записана с погрешностью. Проверка показывает, что точка не удовлетворяет второму уравнению!

Ответ: в случае: а) : , : ; б) =; в) : .

Вопросы для самопроверки:

  1. При помощи какого свойства векторов получают общее уравнение плоскости?

  2. Как записывается уравнение плоскости, проходящей через заданную точку?

  3. Что значит «уравнение плоскости в отрезках»?

  4. Как получают каноническое уравнение прямой линии в пространстве?

  5. Какой физический смысл имеет параметрическое задание уравнения прямой в пространстве?

  6. Как получают уравнение прямой, проходящей через две заданные точки?

  7. Что такое «отклонение» точки от заданной плоскости, как его вычисляют?

  8. Как нормализовать общее уравнение плоскости?

  9. Как определить угол между заданными прямыми линиями в пространстве?

  10. Как записывают условия параллельности и перпендикулярности для двух прямых в пространстве?

  11. Какие задачи в пространстве вызвали наибольший интерес (восторг!)?

Задачи для самоподготовки:

Пример C51: Составить уравнение плоскости, которая проходит через точки и параллельно вектору , в случае: а) (1,2,0), (2,1,1), =(3,0,1); б) (1,1,1), (2,3,–1), =(0,–1,2).

Ответ: в случае: а) : =0; б) : =0.

Пример C52: Заданы две плоскости : =0 и : =0. Определить их взаимное расположение: пересекаются, параллельны или совпадают. Найти расстояние между плоскостями и косинус угла между ними.

Ответ: плоскости параллельны, расстояние между ними: =.

Пример C53: Заданы две плоскости и . Написать уравнение плоскости , равноудалённой от заданных плоскостей. Рассмотреть случаи:

а) : =0 и : =0;

б) : =0 и : =0.

Ответ: в случаях: а) : =0; б) : =0.

Пример C54: Определить, лежат ли точки (2,–1,1) и (1,2,–3) в одном, в смежных или вертикальных углах, образованных при пересечении двух плоскостей, Для случая: б):=0 и : .

Ответ: в случае б) точки , расположены в вертикальных углах.

Пример C55: Составить каноническое уравнение прямой линии, проходящей через точки и . Рассмотреть случаи: а) (1,–2,1), (3,1,–1); б) (3,–1,0), (1,0,–3).

Ответ: в случае: а) : , б) :.

< * * * * * >

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]