Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Matematika_Gorodskoy_kadastr_Logistika_1_chas

.pdf
Скачиваний:
4
Добавлен:
12.06.2015
Размер:
659.01 Кб
Скачать

11

вычислении площади параллелограмма и треугольника Sпарал ABCD AB AC ,

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S ABC

 

AB AC

 

и при нахождении вектора ортогонального двум заданным.

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Свойства векторного произведения:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a a 0,

 

a

 

 

 

 

 

a, a

 

c a

 

a c, a

 

a

 

a

 

;

 

b

b

b

b

b

b

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

i

i 0 ,

j

 

j

0, k k 0 , i j k ,

j k i , k i j .

 

 

 

 

a

 

0 a

 

 

;

 

 

 

Признак коллинеарности векторов:

b

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СМЕШАННОЕ ПРОИЗВЕДЕНИЕ ВЕКТОРОВ

a

 

 

1

 

 

Смешанным произведением векторов a a2

 

,

 

 

 

a3

 

 

b1

b b2 иb3

c1 c c2c3

называется число, равное скалярному произведению вектора a

на векторное

 

 

и c : a

 

c a

 

c .

 

 

 

 

произведение векторов

b

b

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a1

b1

c1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчѐтная формула: a

 

c

a2

 

 

 

 

b

b2

c2

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a3

b3

c3

 

 

Модуль смешанного произведения векторов

численно

равен объѐму

параллелепипеда, построенного на векторах a , b и c как на рѐбрах.

Геометрическое приложение: смешанное произведение применяется для вычисления объѐма параллелепипеда и треугольной пирамиды

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

 

AB AC AD

, V

ABCD

 

 

 

AB AC AD

.

 

парал да

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вектора a , b и c компланарны, если они лежат в одной плоскости.

Условие компланарности векторов: a , b и c компланарны a b c 0 .

 

УРАВНЕНИЯ ПЛОСКОСТИ В R3 .

 

 

Пусть

M x, y, z

– текущая точка плоскости

n

α.

Точка

A a1, a2 , a3 .

Вектор

 

n

 

 

 

 

А

1

 

 

 

 

n n2

 

называется

нормалью

к

М

 

 

 

 

 

α

n3

 

 

 

 

плоскости α. Тогда плоскость α можно

описать уравнением:

: n1 x a1 n2 y a2 n3 z a3 0 – уравнение плоскости, проходящей через заданную точку с заданным вектором нормали.

12

А

М

α

Пусть

M x, y, z – текущая точка плоскости

α. Точка A a1, a2 , a3 .

Векторы

и

неколлинеарны между собой и || ,

|| .

Тогда

плоскость

α

можно

описать

 

 

x a1

1

1

 

 

 

 

 

 

 

уравнением: :

y a2

3

2

 

0 –

 

 

 

z a3

3

3

 

 

 

уравнение плоскости, проходящей через заданную точку параллельно двум неколлинеарным векторам.

В частности, уравнение плоскости, проходящей через три точки M1 x1, y1, z1 ,

M 2 x2 , y2 , z2 и M3 x3 , y3 , z3 имеет вид: :

 

x x1

x2 x1

x3 x1

 

 

 

 

y y2

y2 y1

y3 y1

0 .

 

 

z z3

z2 z1

z3 z1

 

Оба типа уравнений плоскости после преобразований приобретают вид:

: Ax By Cz D 0 – общее уравнение плоскости,

где числа A, B, C – координаты вектора нормали одновременно не равные нулю.

УРАВНЕНИЯ ПРЯМОЙ В R3 .

 

s

 

Пусть

M x, y, z

– текущая точка прямой l. Точка

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А

 

 

 

s

 

М

 

l

A a1

, a2 , a3 l .

1

 

 

Вектор s s 2

|| l называется

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s3

 

направляющим вектором прямой l. Тогда прямую l можно описать

уравнениями: l :

x a1

 

 

y a2

 

z a3

канонические уравнения или

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s1

 

 

 

 

 

 

s2

 

 

s3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x a1 s1t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t R параметрические уравнения.

 

 

 

 

 

 

l : y a2 s2t,

 

 

 

 

 

 

 

 

a3 s3t

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В

частности,

 

 

 

уравнения прямой,

проходящей

через две

точки

M

 

x , y , z

и M

 

x

 

,

y

 

, z

 

имеют вид: l :

 

x x1

 

y y1

 

z z1

.

 

1

2

2

2

2

 

 

 

 

 

 

1

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 x1

 

y2 y1

 

z2 z1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

у

 

s

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

УРАВНЕНИЯ ПРЯМОЙ В R2 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n

 

 

 

 

 

А

 

 

 

l

 

 

 

Пусть M x, y

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

– текущая точка прямой l. Точка

 

 

 

 

М

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A a1, a2 l . Тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

φ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

прямую

l можно

описать

х

13

уравнениями трѐх типов, в зависимости от других данных.

1.

Пусть известны координаты вектора

n

 

l

нормали прямой l.

n 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n2

 

 

x a1 n2 y a2 0 .

 

Тогда соответствующее уравнение имеет вид: l : n1

2.

Если задан вектор

s

 

|| l

направляющий

 

вектор прямой l, то

s 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x a

y a

2

x a1

s1t

 

прямую описывают уравнения: l :

1

 

 

и l :

 

, t R .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

s1

s2

 

y a2

s2t

 

В частности, уравнение прямой, проходящей через две точки M1 x1, y1 и

M

 

x

 

, y

 

имеет вид: l :

x x1

 

 

y y1

.

 

 

 

 

 

2

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2 x1

y2 y1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Если известен угловой коэффициент прямой k tg , то уравнение прямой с угловым коэффициентом имеет вид: l : y a2 k x a1 .

Нетрудно установить связь между угловым коэффициентом и

координатами векторов нормали и направляющим: k n1 s2 . n2 s1

Все типы уравнений прямой после преобразований приобретают вид: l : Ax By C 0 – общее уравнение прямой,

где числа A, B – координаты вектора нормали одновременно не равные нулю.

КРИВЫЕ ВТОРОГО ПОРЯДКА

 

y

 

 

 

 

Эллипсом с фокусами F1 и F2

называется

 

b

 

 

геометрическое

место

точек

M данной

 

M(x,y)

плоскости,

отличных от точек F1 и

F2 , и таких,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

что сумма расстояний от

M до обоих фокусов

F2(-c,0)

 

F1(c,0)

a

x постоянна и равна 2a (a 0) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

 

y2

1

каноническое уравнение эллипса с

 

 

 

 

 

a2

 

 

 

 

 

 

 

b2

 

 

 

 

 

 

 

 

полуосями длины

a и b ,

получаемое в случае,

когда фокусы эллипса расположены на оси Ох симметрично относительно начала координат и при этом a b 0 .

Точки пересечения эллипса с координатными осями называются вершинами эллипса, а отрезки, заключѐнные между вершинами, называются осями эллипса: большая (фокальная) ось длиной 2a и малая ось длиной 2b . Оси координат являются осями симметрии эллипса, а начало координат — его центром симметрии. Для такого эллипса справедливы следующие

соотношения:

c2 a2 b2 ;

 

c

1

– его эксцентриситет;

x

a

– его

a

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14

 

 

директрисы; r1

 

MF1

 

a x и r2

 

 

MF2

 

a x фокальные радиусы точек

 

 

 

 

эллипса.

 

 

 

 

 

 

 

Если b a 0 ,

 

то фокусы

эллипса лежат на оси Оу симметрично

относительно начала координат, а его каноническое уравнение имеет тот же вид, причѐм большая (фокальная) ось длиной 2b и малая ось длиной 2a . При

этом справедливы соотношения: c2 b2 a2 ; bc 1 – его эксцентриситет; y b – его директрисы.

Если a b , то получаем уравнение окружности x2 y2 a2 с центром в начале координат радиусом а. Эксцентриситет окружности 0 .

Из школьного курса известно, что окружность с центром в точке A x0 , y0

и радиусом R можно задать уравнением x x0 2 y y0 2 R2 .

 

y

 

 

Гиперболой с фокусами F1 и F2 называется

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

геометрическое место точек M данной плоскости,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

отличных

от точек

F1 и

F2 таких, что

модуль

 

 

разности

расстояний

от

M до обоих

фокусов

F2(-c,0)

O

a F1(c,0) x постоянен и равен 2a (a 0) .

 

 

 

 

x2

 

y2

1 – каноническое уравнение гиперболы с

 

 

 

a2

 

 

 

 

 

b2

 

 

 

 

 

 

полуосями длины a

и b , получаемое в случае,

когда фокусы эллипса расположены на оси Ох симметрично относительно начала координат.

Точки пересечения ( a,0) и ( a,0) гиперболы с осью Ox называются

вершинами гиперболы, а величина a действительной полуосью. Точки (0, b) и (0,b) называются мнимыми вершинами гиперболы, а величина b

мнимой полуосью. Прямоугольник с центром в начале координат и со сторонами, параллельными координатным осям и проходящими через вершины параболы, называется основным прямоугольником гиперболы. Его диагонали

y ba x являются асимптотами гиперболы. Оси координат являются осями

симметрии гиперболы, а начало координат — еѐ центром симметрии. Если a b, то гипербола называется равносторонней. Для такой гиперболы

справедливы следующие соотношения: c2 a2

b2 ;

 

 

c

1

еѐ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

 

 

 

эксцентриситет;

x

a

еѐ

директрисы;

r

 

MF

 

 

x a

и

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

r2 MF2 a x фокальные радиусы точек правой ветви гиперболы.

15

Если фокусы лежат на оси Оу симметрично относительно начала

координат, то уравнение гиперболы имеет вид

x2

 

 

y2

1 . При этом точки

a2

b2

 

 

 

пересечения ( a,0) и ( a,0) гиперболы с осью

Ox называются мнимыми

вершинами гиперболы, а величина a мнимой полуосью; точки (0, b) и (0,b) называются вершинами гиперболы, а величина b действительной полуосью,

причѐм

c

1

– еѐ эксцентриситет; y

b

– еѐ директрисы.

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Гиперболы

 

x2

 

y2

1 и

x2

 

y2

1

называются сопряжѐнными и

 

a2

b2

a2

b2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

имеют общий основной прямоугольник и асимптоты.

l

y

 

 

 

 

 

Пусть на плоскости задана прямая l и точка F , не

N

 

M

 

 

лежащая

на

этой

прямой.

Параболой

называется

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

геометрическое

место

точек

M

плоскости,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

равноудалѐнных

от

данной

 

точки

F (фокуса) и от

p

O

p

x

 

данной прямой l (директрисы).

 

 

2

 

F

, 0

 

y

2

2 px ( p 0)

 

каноническое уравнение

параболы,

 

2

 

 

 

 

если за ось абсцисс принять прямую, проходящую через фокус и перпендикулярную директрисе, а начало координат поместить посередине между фокусом и директрисой. Парабола

имеет одну ось симметрии, которая при указанном выше выборе системы координат совпадает с осью Ox , Точка O является вершиной параболы.

Эксцентриситет параболы 1, еѐ директриса

x

p

, а

r

 

MF

 

x

p

 

 

 

 

 

 

фокальный радиус еѐ точек.

2

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ветви параболы, заданной уравнением

y2 2 px

 

симметричны

относительно оси Ox , но направлены в отрицательную сторону этой оси. Уравнения x2 2 py и x2 2 py задают параболы, ветви которых симметричны относительно оси Oy и имеют в первом случае положительное, а во втором – отрицательное направления.

Полярное уравнение кривой второго порядка

Если полюс пометить в фокус кривой второго порядка, а полярную ось направить в сторону, противоположную от ближайшей вершины, то все виды

кривых второго порядка имеют полярное уравнение вида

p

, где для

 

1 cos

центральных кривых значение параметра p b2 . a

16

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

1.Самарин Ю.П., Сахабиева Г.А., Сахабиев В.А. Высшая математика: учеб. пособие. – М.: Машиностроение, 2006.

2.Данко П.Е., Попов А.Г., Кожевникова Т.Я. Высшая математика в упражнениях и задачах. – М.: Оникс, Мир и образование, 2005.

3.Сборник задач по математике для втузов. Линейная алгебра и основы математического анализа / под ред. А. В. Ефимова, Б. П. Демидовича. –

М.: Наука, 1979.

4.Проскуряков И.В. Сборник задач по линейной алгебре. – М.: Наука, 1966.

5.Клетеник Д.В. Сборник задач по аналитической геометрии. – М.: Наука,

1998.

6.Линейная алгебра и элементы аналитической геометрии: методические указания для студентов очной и заочной форм обучения / Авторский коллектив кафедры ПМиВТ РГСУ. – Ростов н/Д: РГСУ, 2011.

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]