
- •Введение
- •Векторная алгебра
- •1. Векторы. Линейные операции над векторами.
- •2. Разложение вектора по базису. Проекция вектора на ось. Координаты вектора.
- •3. Длина и направление вектора.
- •4. Скалярное произведение векторов.
- •5. Векторное произведение векторов.
- •6. Смешанное произведение
- •Аналитическая геометрия
- •1. Уравнения прямой на плоскости
- •1.3 Уравнение прямой проходящей через данную точку м0 (х0, у0), параллельно её направляющему вектору .
- •1.5 Уравнение прямой, преходящей через данную точку в заданном направлении.
- •1.6 Уравнение прямой в нормальной форме.
- •1.7 Уравнение прямой в отрезках на осях координат:
- •2.Уравнения плоскости
- •2.2 Общее уравнение плоскости.
- •2.3 Уравнение плоскости в нормальной форме.
- •3.Уравнения прямой в пространстве
- •4.Задачи на прямую и плоскость
- •2. Найти угол между двумя прямыми:
- •На плоскости.
- •В пространстве.
- •3. Найти угол между двумя плоскостями.
- •4. Найти угол между прямой и плоскостью.
- •4. Грань а1а2а3 будем рассматривать как треугольник, построенный на векторах (-2, 3, 0) и (-2, 0, 6). Тогда, как
1.7 Уравнение прямой в отрезках на осях координат:
|
Эта прямая (рис.24) отсекает на оси Ох отрезок длиной а, а на оси Оу – длиной в. Действительно, легко убедиться, что она проходит через точки с координатами (а, 0) и (0, в). |
||
рис.24 |
2.Уравнения плоскости
Перечислим основные уравнения, задающие плоскость.
2.1 Уравнение плоскости, проходящей через данную точку М0(x0, y0, z0) перпендикулярно её вектору нормали (выводится аналогично уравнению прямой 1).
А·(х – х0) + В·(у – у0) + С·(z – z0)= 0,
|
(12) |
|
|
где
А, В, С – координаты её вектора нормали
|
|
рис.25 |
Если в уравнении (12) раскрыть скобки и обозначить постоянную величину -А·х0 - В·у0 - С·z0 через D, получим:
2.2 Общее уравнение плоскости.
Ах + Ву + Сz + D= 0, |
(13) |
где А, В и С есть координаты её вектора нормали (А2 + В2 + С2 ≠ 0).
2.3 Уравнение плоскости в нормальной форме.
х·cos α + y·cos β + z·cos γ – p = 0, |
(14) |
где cos α, cos β cos γ и – координаты единичного вектора нормали плоскости, р – расстояние от начала координат до плоскости. Выводится аналогично уравнению (8) с помощью рис.23 на котором под L , будем подразумевать плоскость.
2.4 Уравнение плоскости в отрезках на осях координат.
|
(15) |
где а, в, с – отрезки, отсекаемые плоскостью соответственно на осях Ох, Оу и Оz.
2.5 Уравнение плоскости проходящей через три заданные точки М1(x1, y1, z1), М2(x2, y2, z2) и М3(x3, y3, z3).
|
(16)
|
|
Уравнение (16) представлено в координатной форме, однако его можно записать и через векторы (например, радиус-векторы). Еще из школьного курса мы знаем что, три точки однозначно определяют плоскость. |
рис.26 |
Составим вектора по этим точкам (рис.26). Данные вектора компланарны, а значит их смешанное произведение равно нулю. Записанное в координатной форме смешанное произведение и даст уравнение (16).
2.6 Уравнение пучка плоскостей.
А1х + В1у + С1z + D1 + λ·( А2х + В2у + С2z + D2) = 0, |
(17) |
при произвольном значении λ определяет некоторую плоскость γ, проходящую через прямую пересечения плоскостей α: А1х + В1у + С1z + D1 = 0 и β:А2х + В2у + С2z + D2 = 0 (рис.27).
|
рис.27 |
Здесь же добавим следующие формулы, которые могут понадобиться при решении задач.
Расстояние от точки М0(x0, y0, z0) до плоскости определяемой уравнением (13), находится по формуле:
d
=
.
|
Расстоянием от точки до плоскости является длина перпендикуляра опущенного из данной точки на плоскость (рис.28). Угол между плоскостями есть величина линейного угла (меньшего) между перпендикулярами опущенными (каждый в своей плоскости) к линии пересечения плоскостей рис.29. |
рис.28 |
|
|
|
рис.29 |
Угол между плоскостями α: А1х + В1у + С1z + D1 = 0 и β: А2х + В2у + С2z + D2 = 0 определяется по формуле:
cos
φ
=
.