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

Kretov_vse

.pdf
Скачиваний:
118
Добавлен:
23.03.2016
Размер:
3.26 Mб
Скачать

§5.4. ирflП‡fl Л ФОУТНУТЪ¸ ‚ ФрУТЪр‡МТЪ‚В

842.Найти координаты точки пересечения прямой

x 21 = y 1+ 2 = z 1 2 с плоскостью 3x –y +2z+5 = 0.

843. Найти координаты проекции точки М(2; 2; – 2) на плоскость 3x –y +z–13 = 0.

844.

При каком значении m прямая

x +10

=

y 7

=

z + 2

 

 

 

 

 

 

 

m

 

 

2

 

 

 

6

параллельна плоскости 5x – 3y +4z–1= 0?

x 3

 

y 3

 

z

845.

При каких значениях С и D прямая

=

=

 

3

 

 

 

 

2

 

 

7

лежит в плоскости 2x –y +Cz+D = 0?

846. Составить уравнение плоскости, проходящей через пря-

x + 2y z + 2

= 0,

 

x =1t,

 

 

мую

3x y + z 5

= 0

параллельно прямой y = −2 + 2t,

 

 

z =1+ 2t.

 

 

 

 

847.Найти уравнение плоскости, проходящей через ось Ох

иобразующей с плоскостью 2 x+y–z+2=0 угол, равный 45º.

848.Найти уравнение плоскости, проходящей через пря-

2x y + z 3

= 0,

и отсекающей на оси Оу отрезок,

мую

= 0

x + y 3z 1

 

равный 3.

849. При каких значениях р и В прямая x 31 = y+42 = z p 3

перпендикулярнаплоскости6xy–3z+1=0?

850. При каком значении А плоскость Аx – 2y +4z+5 =0 па-

y z = 0,

раллельна прямой ?

x + y = 0

851. Каково уравнение прямой, проходящей через точку О(0; 0; 0) перпендикулярно к плоскости x +y +z+1 =0?

141

ЙО‡‚‡ V. ДМ‡ОЛЪЛ˜ВТН‡fl „ВУПВЪрЛfl ‚ ФрУТЪр‡МТЪ‚В

852. Найти уравнение проекции прямой

x

=

y +1

=

z +1

 

5

2

 

3

 

 

 

 

на плоскость, заданную уравнением 2x – 3y +z– 4 =0.

§ 5.5. иУ‚ВрıМУТЪЛ ‚ЪУрУ„У ФУрfl‰Н‡

Если в евклидовом пространстве R3 ввести прямоугольную систему координат Oxyz, то каждая поверхность определяется некоторым уравнением

F(x; y; z) =0,

(5.5.1)

где (x; y; z) — координаты любой точки поверхности.

Если F(x; y; z) — многочлен не выше второй степени относительно совокупности переменных x; y; z, то уравнение F(x; y; z)=0 называется уравнением второго порядка, а поверхность, изображаемая этим уравнением, называется поверхностью второго порядка.

иУ‚ВрıМУТЪЛ ‚ЪУрУ„У ФУрfl‰Н‡ Л Лı Н‡МУМЛ˜ВТНЛВ Ыр‡‚МВМЛfl

 

Эллипсоид

 

Однополостный

 

Двуполостный

 

 

 

гиперболоид

 

гиперболоид

 

 

 

 

 

 

 

 

x2

+

y2

+

z2

=1

x2

+

y2

z 2

=1

x2

+

y2

z 2

= −1

a2

b2

c2

a2

b2

c2

a2

b2

c2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

142

§ 5.5. иУ‚ВрıМУТЪЛ ‚ЪУрУ„У ФУрfl‰Н‡

Эллиптический

параболоид

z = x2 + y2 a2 b2

Эллиптический

x2

+

y2

=1

a2

b2

 

 

Гиперболический Конус параболоид (седло)

z =

x2

y2

 

x2

+

y2

z 2

= 0

a2

b2

 

a2

b2

c2

 

 

 

 

 

 

Цилиндры Гиперболический Параболический

x2

 

y2

 

 

 

=1

y2 =2px

a2

b2

Сфера — частный случай эллипсоида. Ее каноническое уравнение имеет вид: x2 +y2 +z2 =R2. Сфера радиуса R с центром в точке М0(x0; y0; z0) имеет уравнение:

(x x0)2 +(y y0)2 +(z z0)2 =R2.

(5.5.2)

143

ЙО‡‚‡ V. ДМ‡ОЛЪЛ˜ВТН‡fl „ВУПВЪрЛfl ‚ ФрУТЪр‡МТЪ‚В

Если задано уравнение той или иной поверхности, то возникает задача исследования ее формы и расположения относительно координатных осей, Для решения этой задачи обычно применяют метод параллельных сечений: поверхность пересекается несколькими плоскостями, параллельными координатным плоскостям. Форма и размер полученных сечений позволяют выяснить геометрическую форму самой поверхности.

Линию в пространстве R3 можно определить как пересечение двух поверхностей:

F(x; y;z)=0,

1 (5.5.3)

F(x; y;z)=0.

2

Для исследования линии удобно воспользоваться цилиндром, проектирующим ее на ту или иную координатную плоскость. Если, например, проектируем линию на плоскость Oxy, то исключим z из системы (5.5.3) и получимуравнение φ(x; y)=0. Оно изображает направляющую проектирующего цилиндра на плоскость Oxy. В зависимости от того, будет ли φ(x; y)=0 эллипсом, гиперболой, параболой, парой прямых, — изучаемая линия сохранит соответствующее название.

бДСДзаь

853.СоставитьуравнениесферысцентромвточкеМ0(–5; 3; 2)

икасающейся плоскости 2x –2y +z–4=0.

854.Составить уравнение сферы с центром в точке М0(0; 4; 0), если она касается плоскости 2x +6y –3z– 3 =0.

855.Составить уравнение сферы, касающейся двух парал-

лельных плоскостей 6x – 3y –2z– 35 =0 и 6x –3y –2z+63 =0, ес-

ли центр расположен на прямой

x 11

=

y + 4

=

z +3

.

6

 

3

 

 

 

 

 

2

856.Составить уравнение сферы радиуса R =9, проходя-

щей через точки A(– 5; 10; – 1), B(1; –2; 1), C(–8; –2; 2).

857.Сфера проходит через три точки A(–2; 4; 1), B(–5; 0; 0), C(3; 1; –3), а ее центр лежит на плоскости 2x +y – z+3 =0. Составить ее уравнение.

144

§ 5.5. иУ‚ВрıМУТЪЛ ‚ЪУрУ„У ФУрfl‰Н‡

858.Составить уравнение сферы, проходящей через четы-

ре точки: A(1; – 2; – 1), B(4; 1; 11), C(– 8; –2; 2), D(– 5; 10; –1).

859.Составить уравнение сферы, проходящей через четы-

ре точки: O(0; 0; 0), A(2; 0; 0), B(1; 1; 0), C(1; 0; –1).

860.Составить уравнение сферы, если:

а) точки A(3; – 2; 6) и B(5; 2; – 2) являются концами одного из ее диаметров;

б) имеет центр в точке М0(5; 0; 3) и проходит через точку А(4; 1; –1);

в) имеет центр в точке М0(2; 1; 3) и касается плоскости z=6; г) имеет центр в точке М0(5; 2; –1) и касается плоскости

2x –y +3z+23 =0;

д) она симметрична сфере (x 1)2 +( y 3)2 +(z + 4)2 = 46

относительно плоскости 3x + y – 2z = 0;

е) она проходит через точки A(1; – 6; – 2), B(4; – 3; 2),

C(– 3; – 3; 9) и D(4; 1; 6).

 

 

 

 

 

 

 

861. Найти точки пересечения поверхности

 

x2

+

y2

z2

=1

16

9

4

 

 

 

 

ипрямой x4 = y3 = z +4 2 .

862.При каких значениях параметра p плоскость 2x–2y–z=p касается сферы x2 +y2 +z2 =81?

863.Установить, при каких m плоскость y +mz =1 пересекает двуполостный гиперболоид x2 +y2 – z2 =– 1:

а) по эллипсу; б) по гиперболе.

864.Установить, при каких m плоскость my +z=2 пересе-

кает эллиптический параболоид y =

x2

+

z 2

:

3

2

 

 

 

а) по эллипсу; б) по параболе.

865. Установить тип заданных поверхностей и построитьих:

а)

x2

+

y2

+

z 2

=1;

б) x2 +y2 – 4z2 =– 1;

4

16

81

 

 

 

 

 

145

ЙО‡‚‡ V. ДМ‡ОЛЪЛ˜ВТН‡fl „ВУПВЪрЛfl ‚ ФрУТЪр‡МТЪ‚В

 

в) 3x2 +y2 =2a(z– 2);

 

 

 

 

 

 

 

 

г) 2y =x2

z

2

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

д) y2 =15z;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

е) z=5 – x2 –y2;

 

 

 

 

 

 

 

ж) x2 – 9y2 =4z2;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

з) x2 =5y – 1;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и) 2x2 – 4x +y2 – 6y – z2 =0;

к) 2x2 – 7y2 +11z2 =0;

 

 

 

 

л) x +2 =y2 –3y +3y +3z2 +6z;

м) x2 =yz.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

866. Определить линию пересечения поверхностей

 

 

 

 

 

 

(x – 4)2 +(y – 7)2 +(z+1)2 =36

и 3x +y– z– 9 =0.

 

 

 

 

 

867. Исследовать

 

 

линию

пересечения

 

 

 

гиперболоида

 

x2

+

y2

 

z 2

=1c плоскостью 4x– 3y – 12z– 6 =0, пользуясь ее

9

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

проекциями на координатные плоскости.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

868. Установить,

какие линии определяются

 

системами

уравнений:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x 1)

2

 

 

( y +

1)

2

 

 

 

 

(x

1)

2

 

 

( y +

1)

2

 

 

2z =

 

 

 

+

 

 

 

 

2z =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

,

 

 

 

4

 

 

3

 

,

а)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

б)

 

 

 

 

 

 

 

 

3x y +6z 18

= 0.

 

 

 

 

 

x 2y 1

= 0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(x 1)

+

( y

+1)

z

=1,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

9

 

36

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9x 6y + 2z 43 =

0.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

869. Методом параллельных сечений исследовать геометрическую форму поверхностей, заданных уравнениями:

а)

x2

+

 

y2

 

z 2

=1;

б)

x2

 

+

 

y2

+

 

 

z 2

=1;

 

 

 

 

 

9

 

16

 

25

9

 

 

 

4

 

16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в)

x2

 

+

 

y2

 

z 2

 

=1;

г) z =

 

 

 

x2

 

+

 

y

2

 

;

д) z =

x2

y2

;

9

 

 

25

 

4

 

 

 

4

 

 

9

 

 

4

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

е)

x2

+

 

y2

=1;

 

 

ж)

 

x

2

 

 

y

2

 

=1;

з) x2 = 2y.

 

 

 

4

 

9

 

 

4

 

 

9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

146

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

§ 5.5. иУ‚ВрıМУТЪЛ ‚ЪУрУ„У ФУрfl‰Н‡

870. Дан гиперболический параболоид x2

y2

= z и одна

4

 

 

из его касательных плоскостей: 10x –2y – z–21 =0. Найти уравнения каждой из тех двух прямых, по которой плоскость касается с параболоидом.

871. Доказать, что плоскость 4x – 5y –10z–20 =0 пересекает

однополостный гиперболоид

x2

+

y2

z 2

=1 по прямоли-

25

16

4

 

 

 

 

нейным образующим. Составить уравнения этих образующих.

147

É Î ‡ ‚ ‡ V I

ЗЗЦСЦзаЦ З еДнЦеДнауЦлдав ДзДгаб

§ 6.1. îÛÌ͈ËË Ë Ëı „ð‡ÙËÍË

Пусть имеется два множества X и Y.

Определение 1. Функцией f множества X в множество Y называется закон, по которому каждому элементу x X ставится в соответствие один или много элементов y Y.

Если каждому элементу x X ставится в соответствие лишь один элемент y Y, то функция f называется однозначной, при этом пишут y = f(x). Переменная х при этом называется независимой переменной (или аргументом), а переменная у — зависимой.

Множество Х называется областью определения данной функции и обозначается D(f), а множество всех чисел у, соответствующих различным числам x X, — областью значений этой функции и обозначается Е(f).

Пусть задана прямоугольная система координат Оху и функция y = f(x).

Определение 2. Графиком функции f(x) называется множество всех точек плоскости с координатами (х; f(x)), где х D(f).

График функции y = f(x) можно построить с помощью сдвигов и растяжений:

1)график функции y = f(x) + а получается из графика функции y = f(x) сдвигом вдоль оси Оу на |a| единиц (вверх, если

а> 0, и вниз, если a < 0);

2)график функции y = f(x – b) получается из графика функции y = f(x) сдвигом вдоль оси Ох на |b| единиц (вправо, если b > 0, и влево, если b < 0);

3)график функции y = kf(x) получается из графика функции y = f(x) растяжением вдоль оси Оу в k раз;

148

§ 6.1. îÛÌ͈ËË Ë Ëı „ð‡ÙËÍË

4)график функции y = f(mx) получается из графика функции y = f(x) сжатием по оси Ох в m раз;

5)график функции y = – f(x) получается из графика функции y = f(x) симметричным отражением относительно оси Ох;

6)график функции y = f(– x) получается из графика функции y = f(x) симметричным отражением относительно оси Оу.

Определение 3. Функция f называется четной, если множе-

ство D(f) симметрично относительно нуля и для любого

х D(f) имеет место f(– x) = f(x).

График четной функции симметричен относительно оси Оу. Определение 4. Функция f называется нечетной, если множество D(f) симметрично относительно нуля и для любого

х D(f) имеет место f(– x) = – f(x).

График нечетной функции симметричен относительно начала координат.

Функция, не являющаяся ни четной, ни нечетной, называется функцией общего вида.

Определение 5. Функция f называется периодической, если существует такое число Т 0, что для любого х D(f) выполня-

ютсяусловия: а) х–Т D(f), х+Т D(f); б) f(x–Т)=f(x+Т)=f(x).

Под периодом функции обычно понимают наименьший из ее положительных периодов.

Определение 6. Пусть область значений функции y = f(x) содержится в области определения функции d(y). Тогда функция z = d(f(x)), х D(f) называется сложной функцией.

Определение 7. Функция f называется неубывающей (невозрастающей) на множестве Х D(f), если для любых значений х1, х2 Х таких, что х1 < х2, справедливо неравенство f(x1) f(x2) (соответственно, f(x1) f(x2)).

Функция f называется монотонной, если она невозрастающая или неубывающая.

Определение 8. Функция f называется возрастающей (убывающей) на множестве Х D(f), если для любых значений х1, х2 Х таких, что х1 < х2, справедливо неравенство f(x1) < f(x2) (соответственно, f(x1) > f(x2)).

Функция называется строго монотонной, если она возрастающая или убывающая.

149

ЙО‡‚‡ VI. З‚В‰ВМЛВ ‚ П‡ЪВП‡ЪЛ˜ВТНЛИ ‡М‡ОЛБ

Определение 9. Пусть для любых различных значений х1, х2 D(f) имеет место f(x1) f(x2). Тогда для любого у E(f) найдется только одно значение x = d(y) D(f), такое, что y = f(x). Функция d, определенная на E(f), называется обратной для функции f и обозначается: х= f – 1(у).

Пусть функция y = f(x)

возрастает (убывает) на отрезке

[a; b]. Тогда на отрезке

[ f (a); f (b)] (соответственно,

[ f (b); f (a)]) определена возрастающая (убывающая) функ-

ция d, обратная для функции f.

График функции d, обратной для функции f, симметричен графику f относительно прямой у= х.

Определение 10. Функция y = f(x) называется ограниченной на множестве Х D(f), если существует такое число М> 0, что

|f(x)| M для всех x X.

Определение 11. Функция, заданная формулой

 

y = f(x),

(6.1.1)

называется явной функцией.

Определение 12. Функция у= у(х), заданная с помощью

уравнения

 

F(x, y) = 0,

(6.1.2)

называется неявной функцией.

Определение 13. Пусть на некотором множестве Х R заданы две функции х= х(t) и у= у(t). Тогда множество всех точек на плоскости Оху с координатами (х(t); у(t)), где t X, называется кривой, заданной параметрически.

Определение 14. Если кривая, заданная параметрически, является графиком некоторой функции у= f(х), то эта функция также называется функцией, заданной параметрически.

Гиперболическими функциями называются следующие четыре функции:

1) гиперболический синус у= sh x,

sh x =

ex ex

;

(6.1.3)

2

 

 

 

150

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]