Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Ответы по алгему.docx
Скачиваний:
176
Добавлен:
27.11.2016
Размер:
989.88 Кб
Скачать

34. Угол между двумя пересекающимися прямыми в пространстве. Расстояние от точки до прямой в пространстве.

Нахождение угла между двумя пересекающимися прямыми в пространстве методом координат сводится к нахождению координат направляющих векторов этих прямых и последующему определению угла между ними. При этом все рассуждения из предыдущего пункта, касающиеся определения угла между пересекающимися прямыми через угол между их направляющими векторами, остаются справедливыми.

Пусть в трехмерном пространстве зафиксирована прямоугольная система координат Oxyz, и заданы две пересекающиеся прямые a и b уравнениями прямой некоторого вида (смотрите статью виды уравнений прямой в пространстве). По уравнениям прямых мы можем определить координаты их направляющих векторов. Итак, и - направляющие векторы заданных пересекающихся прямых a и b соответственно. Тогда косинус угла между пересекающимися прямыми a и b в пространстве вычисляется по формуле , а сам угол – по формуле .

Пусть в трехмерном пространстве зафиксирована прямоугольная система координат Oxyz, задана точка , прямая a и требуется найти расстояние от точки А до прямой a.

Покажем два способа, позволяющих вычислять расстояние от точки до прямой в пространстве. В первом случае нахождение расстояния от точки М1 до прямой a сводится к нахождению расстояния от точки М1 до точки H1, где H1 - основание перпендикуляра, опущенного из точки М1 на прямую a. Во втором случае расстояние от точки до плоскости будем находить как высоту параллелограмма.

Итак, приступим.

Первый способ нахождения расстояния от точки до прямой a в пространстве.

Так как по определению расстояние от точки М1 до прямой a – это длина перпендикуляраM1H1, то, определив координаты точки H1, мы сможем вычислить искомое расстояние как расстояние между точками и по формуле .

Таким образом, задача сводится к нахождению координат основания перпендикуляра, построенного из точки М1 к прямой a. Сделать это достаточно просто: точка H1 – это точка пересечения прямой a с плоскостью, проходящей через точку М1 перпендикулярно к прямой a.

Следовательно, алгоритм, позволяющий определять расстояние от точки до прямой a в пространстве, таков:

  • составляем уравнение плоскости как уравнение плоскости, проходящей через заданную точку перпендикулярно к заданной прямой a;

  • определяем координаты точки H1 – точки пересечения прямой a и плоскости (смотрите статью нахождение координат точки пересечения прямой и плоскоти);

  • вычисляем требуемое расстояние от точки М1 до прямой a по формуле .

Второй способ, позволяющий находить расстояние от точки до прямой a в пространстве.

Так как в условии задачи нам задана прямая a, то мы можем определить ее направляющий вектор и координаты некоторой точки М3, лежащей на прямой a. Тогда по координатам точек и мы можем вычислить координаты вектора (при необходимости обращайтесь к статьекоординаты вектора через координаты точек его начала и конца).

Отложим векторы и от точки М3 и построим на них параллелограмм. В этом параллелограмме проведем высоту М1H1.

Очевидно, высота М1H1 построенного параллелограмма равна искомому расстоянию от точкиМ1 до прямой a. Найдем .

С одной стороны площадь параллелограмма (обозначим ее S) может быть найдена через векторное произведение векторов и по формуле . С другой стороны площадь параллелограмма равна произведению длины его стороны на высоту, то есть, , где - длина вектора , равная длине стороны рассматриваемого параллелограмма. Следовательно, расстояние от заданной точки М1 до заданной прямой a может быть найдена из равенства как .

Итак, чтобы найти расстояние от точки до прямой a в пространстве нужно

  • определить направляющий вектор прямой a () и вычислить его длину ;

  • получить координаты некоторой точки М3, лежащей на прямой a, вычислить координаты вектора , найти векторное произведение векторов и как и получить его длину ;

  • вычислить требуемое расстояние от точки до прямой в пространстве по формуле .