- •Введение
- •Раздел I. АНАЛИТИЧЕСКАЯ ГЕОМЕТРИЯ НА ПЛОСКОСТИ
- •1. Основные понятия
- •2. Полярная система координат
- •3. Прямая на плоскости. Уравнение прямой с угловым коэффициентом
- •5. Векторное уравнение прямой
- •6. Параметрическое уравнение прямой
- •7. Примеры решения задач по теме «Прямая на плоскости»
- •8. Кривые второго порядка. Эллипс
- •9. Гипербола
- •10. Парабола
- •12. Контрольные работы по разделу «Аналитическая геометрия на плоскости»
- •Раздел II. АНАЛИТИЧЕСКАЯ ГЕОМЕТРИЯ В ПРОСТРАНСТВЕ
- •1. Плоскость
- •2. Примеры решения задач по теме «Плоскость»
- •3. Прямая в пространстве
- •4. Примеры решения задач по теме «Прямая в пространстве»
- •5. Поверхности второго порядка
- •7. Контрольная работа для обучающихся по заочной форме по разделу «Аналитическая геометрия»
- •8. Тестовые задания по разделу «Аналитическая геометрия»
- •Темы и задания для самопроверки
- •Требования к экзамену по разделу «Аналитическая геометрия»
- •Библиографический список
3)Угол между двумя плоскостями равен углу между нормалями
кэтим плоскостям (или дополняет этот последний до 180 ) (рис. 35).
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
n |
2 |
|
|
n |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 32 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 35 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Угол между двумя плоскостями вычисляется по формуле |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A1 A2 B1 B2 С1С2 |
|
|
|
|||||||||||||||||
|
n1 |
n2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||
cos |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
И |
|
. |
|||||||||||
n1 n2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
A2 |
B2 |
С2 |
A2 B2 С2 |
|||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
А |
|
|
|
|
2 |
|
|
2 |
2 |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||
4) Расстояние от точки M x , y |
2 |
,Дz до плоскости Ax By Cz |
|||||||||||||||||||||||||||||||
D 0 находят по формуле |
|
|
|
|
1 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
и |
|
Ax1 By1 Cz1 D |
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||||||
С |
|
d |
|
|
|
. |
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
б2 |
B |
|
C |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2. Примеры решения задач по теме «Плоскость»
1. Построить плоскость по ее уравнению а) 4x 3y 6z 12 0.
Решение. Все коэффициенты в уравнении отличны от нуля, поэтому удобно преобразовать его к уравнению в отрезках (рис. 36)
x y z 1.
3 4 2
62
Теперь откладываем на координатных осях отрезки 3, 4, 2 и строим плоскость.
|
|
|
|
Рис. 36 |
|
|
|
|
|
|
б) 4x 3y 12 0. |
|
|
|
|
|
И |
|
|
||
Решение. Уравнение не |
содержит |
|
|
значит, |
плос- |
|||||
|
переменную |
z, |
||||||||
кость параллельна оси |
|
Oz, а ее |
|
направляющей |
служит |
прямая |
||||
4x 3y 12 0(рис. 37). |
|
|
|
Д |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
А |
|
|
|
|
||
|
|
б |
|
|
|
|
|
|
||
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
||
в) z 3. |
С |
|
|
Рис. 37 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Решение. Это плоскость, |
параллельная осям Ox и Oy, иначе говоря, |
параллельная плоскости Oxy, проходящая через точку z = 3 (рис. 38).
Рис. 38
63
2. Написать уравнение плоскости, проходящей через точку
A 2,5, 3 перпендикулярно векторуBC, если B 7,8, 1 и C 9,7,4 .
Решение. Найдем ВС 9 7,7 8,4 1 2, 1,5 . Воспользуемся уравнением плоскости, проходящей через данную точку
A x x0 B y y0 C z z0 0.
Имеем
2 x 2 1 y 5 5 z 3 0 2x y 5z 4 5 15 0
2x y 5z 16 0. |
|
|
|
|
ДИ |
|
|
|
||||||
3. Найти уравнение плоскости, проходящей через точки |
||||||||||||||
Решение |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
через три |
|
точки |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
x 1 |
y 5 |
z 7 |
|
А |
|
|
x 1 |
y 5 |
z 7 |
|
|
||
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
3 1 |
б |
|
|
|
|
1 |
10 0. |
||||||
|
6 5 |
3 7 0 4 |
||||||||||||
|
2 1 |
7 5 |
3 7 |
|
|
|
3 |
2 |
10 |
|
|
|||
|
|
и |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Раскладываем определ тель по элементам первой строки, полу- |
||||||||||||||
чаем |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 x 1 2 y 5 z 7 0 2x 2y z 15 0. |
|||||||||||||
4. Найти расстояние от точки M0 2; 3;1 до плоскости, прохо- |
||||||||||||||
дящей через триСточки M1 1;1; 1 , |
M2 3;2; 4 , |
M3 2;1; 0 . |
Решение. Составим уравнение плоскости, проходящей через три точ-
ки M1, M2, M3
x 1 |
y 1 |
z 1 |
|
3 1 |
2 1 |
4 1 |
0 |
2 1 |
1 1 |
0 1 |
|
или
64
x 1 |
y 1 |
z 1 |
|
2 |
1 |
5 |
0. |
1 |
0 |
1 |
|
Вычисляем определитель, раскладывая по первой строке
x 1 |
1 |
5 |
y 1 |
2 |
5 |
z 1 |
2 |
1 |
0; |
|
0 |
1 |
|
1 |
1 |
|
1 |
0 |
|
1 |
x 1 |
3 |
y 1 |
1 z 1 |
0; |
||||
|
|
x 1 3y 3 z 1 0; |
|
|
|
x 3y z 5 0 уравнение плоскости, |
|
|
И |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
проходящей через точки M1, |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
M2, M3. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Д |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Теперь используем формулу расстояния от точки до плоскости |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
2 3 3 1 5 |
|
|
|
А |
|
|
13 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
13 |
|
|
13 11 |
|
|
||||||||||||||||||
|
d |
|
|
|
|
2 9 6 |
|
|
|
|
|
|
|
. |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
12 32 |
1 2 |
11 |
|
|
|
11 |
|
|
|
11 |
|
|
11 |
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
б |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
13 11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
Итак, |
|
|
и |
|
|
|
|
|
до плоскости. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
расстояние от M |
0 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
11 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
5. Найти угол между плоскостями x y 3z 4 0 и |
||||||||||||||||||||||||||||||||||
2x y z |
|
|
|
С |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
8 0. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Решение. Угол между плоскостями совпадает с углом между их нор-
малями. Нормали плоскостей: |
n1 1, 1, 3 ; |
n |
2 |
2,1, 1 . |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||||||||
Угол между нормалями найдём с помощью скалярного произве- |
|||||||||||||||||||||||||||||||||
дения |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
cos |
n1 |
|
n2 |
|
|
|
|
2 1 1 1 3 1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
2 |
|
. |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
n1 |
|
n2 |
12 1 2 32 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
11 6 |
66 |
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
22 12 1 2 |
|
|
|
|
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
Получили |
cos |
|
|
|
|
; arccos |
|
|
|
|
|
|
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
66 |
|
|
|
|
|
66 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
65