дипломы,диссертации,курсовые,контрольные,рефераты,отчеты на заказ
Деструктор Точечные изображения как объекты Геометрическая оптика Фотоэлектрический эффект Ядерные реакции Волновые свойства Квантовая механика Электромагнитное поле Задачник по ядерной физике Квантовая физика Электростатика Математика MATLAB Компьютерная математика Maple Лекции по математике учебник Outlook На главную Числовые ряды

Основные задачи на прямую и плоскость

   Пример 11.5   Найдите точку пересечения прямой $ \frac{x-2}2=\frac{y+1}{-1}=\frac{z-1}3$ и плоскости $ {x+y+2z-1=0}$ .

Решение. Прямая задана каноническими уравнениями. Им соответствует система уравнений

 

$\displaystyle \left\{\begin{array}{l} \dfrac{x-2}2=\dfrac{y+1}{-1},\\ \dfrac{x-2}2=\dfrac{z-1}3. \end{array}\right.$

Цветовые палитры и модели цвета Регистрация параметров ядерного взрыва Дифференциальные уравнения Системы передачи
информации

В результате для нахождения точки пересечения прямой и плоскости получаем систему уравнений

 

$\displaystyle \left\{\begin{array}{l} \dfrac{x-2}2=\dfrac{y+1}{-1},\\ \dfrac{x-2}2=\dfrac{z-1}3,\\ x+y+2z-1=0.\end{array}\right.$

Для ее решения можно предложить следующий путь. Из первого уравнения выражаем $ y$ через $ x$ : $ {y=-\frac x2}$ . Из второго -- $ z$ через $ x$ : $ {z=\frac{3x}2-2}$ . Найденные выражения для $ y$ и $ z$ подставляем в третье уравнение и находим $ {x=\frac{10}7}$ . Находим $ y$ и $ z$ : $ {y=-\frac57}$ , $ {z=\frac17}$ .

Ответ: $ M\left(\frac{10}7;-\frac57;\frac17\right)$ .         

Следующие две задачи связаны с нахождением угла.

1. Даны уравнения двух прямых. Требуется найти угол между этими прямыми.

Угол $ {\varphi}$ между прямыми -- это угол $ \psi$ между их направляющими векторами, если направляющие векторы образуют острый угол $ (\cos\psi>0)$ , или $ {\varphi}=\pi-\psi$ , если $ \psi$  -- тупой угол $ (\cos\psi<0)$ . Во втором случае $ {\cos{\varphi}=-\cos\psi=\vert\cos\psi\vert}$ .

Для решения задачи достаточно найти направляющие векторы $ {\bf p}_1$ и $ {\bf p}_2$ прямых. Тогда

 

$\displaystyle \cos\psi=\frac{{\bf p}_1{\bf p}_2}{\vert{\bf p}_1\vert\cdot\vert{\bf p}_2\vert},$

а искомый угол $ {\varphi}$ определяется из равенства

 

$\displaystyle \cos{\varphi}=\frac{\vert{\bf p}_1{\bf p}_2\vert}{\vert{\bf p}_1\vert\cdot\vert{\bf p}_2\vert}.$

2. Даны уравнение плоскости $ \Pi$ и уравнения прямой $ {\gamma}$ . Требуется найти угол $ {\varphi}$ между прямой и плоскостью.

По определению, угол между прямой и плоскостью -- это угол между прямой и ее проекцией на эту плоскость (рис. 11.12).




Рис.11.12.$ {\varphi}$  -- угол между прямой и плоскостью


Пусть $ \psi$ -- угол между нормальным вектором n плоскости $ \Pi$ и направляющим вектором p прямой $ {\gamma}$ . Тогда либо $ {{\varphi}=\frac{\pi}2 -\psi}$ (рис. 11.12), либо $ {{\varphi}=\psi-\frac{\pi}2}$ (рис. 11.13).




Рис.11.13.$ {\varphi}$  -- угол между прямой и плоскостью


В обоих случаях $ \sin{\varphi}=\vert\cos\psi\vert$ , а так как $ \cos\psi=\frac{{\bf n}{\bf p}} {\vert{\bf n}\vert\cdot\vert{\bf p}\vert}$ , то

 

$\displaystyle \sin{\varphi}=\frac{\vert{\bf n}{\bf p}\vert}{\vert{\bf n}\vert\cdot\vert{\bf p}\vert}.$

Еще одну, более сложную, задачу рассмотрим при конкретных числовых данных.

        Пример 11.6   Найдите точку $ M_1$ , симметричную точке $ M(1;-2;1)$ относительно прямой $ {\gamma}$ :

$\displaystyle \left\{\begin{array}{l}x+y=1,\\ x-y-z=2.\end{array}\right.$ (11.16)

Решение. Найдем сначала проекцию $ M_0$ точки $ M$ на прямую $ {\gamma}$ (рис 2.14).




Рис.11.14.Точки, симметричные относительно прямой


Для этого напишем уравнение плоскости $ \Pi$ , проходящей через точку $ M$ и перпендикулярной прямой $ {\gamma}$ , а затем найдем точку $ M_0$ , являющуюся точкой пересечения плоскости и прямой.

Заметим, что плоскость, перпендикулярная прямой $ {\gamma}$ , параллельна нормальным векторам $ {\bf n}_1$ и $ {\bf n}_2$ плоскостей, соответствующих уравнениям в системе (11.16). Поэтому нормальный вектор n плоскости, перпендикулярной прямой $ {\gamma}$ , можно взять равным $ {\bf n}_1\times {\bf n}_2$ : $ {{\bf n}_1=(1;1;0)}$ , $ {{\bf n}_2=(1;-1;-1)}$ ,

 

$\displaystyle {\bf n}={\bf n}_1\times {\bf n}_2=\left\vert\begin{array}{rrr}{\b... ...j}&{\bf k}\\ 1&1&0\\ 1&-1&-1\end{array} \right\vert=-{\bf i}+{\bf j}-2{\bf k}.$

Уравнение плоскости $ \Pi$ : $ -(x-1)+(y-(-2))-2(z-1)=0$ , то есть $ {-x+y-2z+5=0}$ .

Находим точку $ M_0$ :

 

$\displaystyle \left\{\begin{array}{l} x+y=1,\\ x-y-z=2,\\ -x+y-2z+5=0.\end{array}\right.$

Решение этой системы: $ x=2$ ; $ y=-1$ ; $ z=1$ , $ M_0(2;-1;1)$ .

Пусть $ M_1(x;y;z)$ -- искомая точка. Тогда из рис. 11.14 видно, что $ {\overrightarrow {MM_1}=2\overrightarrow {MM_0}}$ . Находим $ {\overrightarrow {MM_1}=(x-1;y+2;z-1)}$ , $ {\overrightarrow {MM_0}=(1;1;0)}$ . Тогда

 

$\displaystyle \left\{\begin{array}{l}x-1=2,\\ y+2=2,\\ z-1=0,\end{array}\right.$

откуда $ x=3$ , $ y=0$ , $ z=1$ .

Ответ: $ M_1(3;0;1)$ .

 

     

Восьмая глава изучает хотя и полезное и важное, но всё-таки понятие второго ряда -- понятие кривизны кривых. Здесь определяется также понятие вершины произвольной кривой. Приводятся примеры, которые показывают, что в случае кривых второго порядка (которые более подробно будут изучены в разделе "Аналитическая геометрия") вершины их в новом смысле находятся на привычных местах.

Объектно-ориентированный подход CorelDRAW Установка параметров цвета в цифровом виде Искусство Западная Европа Трехмерное объектно-ориентированное программное обеспечение CAD Эффект Комптона Волновые свойства электронов Геометрическая оптика Фотоэлектрический эффект Строение атомных ядер Волновые свойства микрочастиц Математические пакеты Моделирование и расчет электронных схем Конструкционные материалы Релятивистская механика Справочник по физикеПрикладная математика Архитектурное проектирование ArchiCAD Строительное и ландшафтного проектирования Planix Home 3D Architect Функции преобразования ;