Tämä artikkeli antaa käsityksen siitä, kuinka luodaan yhtälö tasolle, joka kulkee tietyn pisteen kautta kolmiulotteisessa avaruudessa kohtisuorassa tiettyä suoraa vastaan. Analysoidaan annettua algoritmia tyypillisten ongelmien ratkaisun esimerkin avulla.

Yandex.RTB R-A-339285-1

Tietyn avaruuden pisteen läpi kulkevan tason yhtälön löytäminen kohtisuorassa tiettyä suoraa vastaan

Olkoon siinä kolmiulotteinen avaruus ja suorakaiteen muotoinen koordinaattijärjestelmä O x y z. Myös piste M 1 (x 1, y 1, z 1), suora a ja taso α, joka kulkee pisteen M 1 kautta kohtisuorassa suoraa a vastaan, on annettu. On tarpeen kirjoittaa muistiin tason α yhtälö.

Ennen kuin ryhdymme ratkaisemaan tätä ongelmaa, muistakaamme luokkien 10-11 opetussuunnitelman geometrialause, joka sanoo:

Määritelmä 1

Tietyn pisteen kautta kolmiulotteisessa avaruudessa kulkee yksi taso, joka on kohtisuorassa annettua suoraa vastaan.

Katsotaan nyt, kuinka löytää yhtälö tälle yksittäiselle tasolle, joka kulkee aloituspisteen kautta ja on kohtisuorassa annettua suoraa vastaan.

Kirjoittaminen on mahdollista yleinen yhtälö taso, jos tähän tasoon kuuluvan pisteen koordinaatit tunnetaan sekä tason normaalivektorin koordinaatit.

Tehtävän ehdot antavat meille pisteen M 1 koordinaatit x 1, y 1, z 1, jonka kautta taso α kulkee. Jos määritämme tason α normaalivektorin koordinaatit, pystymme kirjoittamaan vaaditun yhtälön.

Tason α normaalivektori, koska se ei ole nolla ja sijaitsee suoralla a, kohtisuorassa tasoon α nähden, on mikä tahansa suoran a suuntavektori. Siten tason α normaalivektorin koordinaattien löytämisongelma muunnetaan suoran a suuntausvektorin koordinaattien määrittämisongelmaksi.

Suoran a suuntavektorin koordinaattien määrittäminen voidaan suorittaa eri menetelmillä: se riippuu mahdollisuudesta määrittää suora a alkuehdoissa. Esimerkiksi, jos suoraviiva a on ongelmalausekkeessa annettu muodon kanonisilla yhtälöillä

x - x 1 a x = y - y 1 a y = z - z 1 a z

tai parametriyhtälöt muodossa:

x = x 1 + a x · λ y = y 1 + a y · λ z = z 1 + a z · λ

silloin suoran suuntavektorilla on koordinaatit a x, a y ja a z. Siinä tapauksessa, että suoraa a edustavat kaksi pistettä M 2 (x 2, y 2, z 2) ja M 3 (x 3, y 3, z 3), suuntavektorin koordinaatit määritetään seuraavasti ( x3 – x2, y3 – y2, z3 – z2).

Määritelmä 2

Algoritmi tietyn pisteen läpi kulkevan tason yhtälön löytämiseksi, joka on kohtisuorassa tiettyä suoraa vastaan:

Määritämme suoran a suuntavektorin koordinaatit: a → = (a x, a y, a z) ;

Määrittelemme tason α normaalivektorin koordinaatit suoran a suuntausvektorin koordinaatteiksi:

n → = (A , B , C) , missä A = ax, B = ay, C = az;

Kirjoitamme pisteen M 1 (x 1, y 1, z 1) läpi kulkevan tason yhtälön, jolla on normaalivektori n→=(A, B, C) muodossa A (x - x 1) + B (y - y 1) + C (z - z 1) = 0. Tämä on vaadittu yhtälö tasosta, joka kulkee tietyn avaruuden pisteen läpi ja on kohtisuorassa tiettyä suoraa vastaan.

Tuloksena oleva tason yleinen yhtälö: A (x – x 1) + B (y – y 1) + C (z – z 1) = 0 mahdollistaa tason yhtälön saamisen segmenteissä tai tason normaaliyhtälön.

Ratkaistaan ​​joitain esimerkkejä käyttämällä yllä saatua algoritmia.

Esimerkki 1

On annettu piste M 1 (3, - 4, 5), jonka kautta taso kulkee ja tämä taso on kohtisuorassa koordinaattiviivaa O z vastaan.

Ratkaisu

koordinaattiviivan O z suuntavektori on koordinaattivektori k ⇀ = (0, 0, 1). Siksi tason normaalivektorilla on koordinaatit (0 , 0 , 1) . Kirjoitetaan yhtälö tietyn pisteen M 1 (3, - 4, 5) kautta kulkevalle tasolle, jonka normaalivektorilla on koordinaatit (0, 0, 1):

A (x - x 1) + B (y - y 1) + C (z - z 1) = 0 ⇔ ⇔ 0 (x - 3) + 0 (y - ( - 4)) + 1 (z - 5) = 0 ⇔ z - 5 = 0

Vastaus: z-5 = 0.

Harkitsemme toista tapaa ratkaista tämä ongelma:

Esimerkki 2

Taso, joka on kohtisuorassa suoraa O z vastaan, saadaan epätäydellisellä yleistasoyhtälöllä muotoa C z + D = 0, C ≠ 0. Määritetään C:n ja D:n arvot: ne, joissa taso kulkee tietyn pisteen läpi. Korvataan tämän pisteen koordinaatit yhtälöön C z + D = 0, saadaan: C · 5 + D = 0. Nuo. numerot, C ja D liittyvät toisiinsa suhteella - D C = 5. Kun otetaan C = 1, saadaan D = -5.

Korvataan nämä arvot yhtälöön C z + D = 0 ja saadaan vaadittu yhtälö tasosta, joka on kohtisuorassa suoraa O z vastaan ​​ja kulkee pisteen M 1 (3, - 4, 5) kautta.

Se näyttää tältä: z – 5 = 0.

Vastaus: z-5 = 0.

Esimerkki 3

Kirjoita yhtälö tasolle, joka kulkee origon kautta ja on kohtisuorassa suoraa x - 3 = y + 1 - 7 = z + 5 2 vastaan

Ratkaisu

Tehtävän ehtojen perusteella voidaan väittää, että tietyn suoran suuntavektori voidaan ottaa tietyn tason normaalivektoriksi n →. Siten: n → = (- 3 , - 7 , 2) . Kirjoitetaan yhtälö tasolle, joka kulkee pisteen O kautta (0, 0, 0) ja jolla on normaalivektori n → = (- 3, - 7, 2):

3 (x - 0) - 7 (y - 0) + 2 (z - 0) = 0 ⇔ - 3 x - 7 y + 2 z = 0

Olemme saaneet vaaditun yhtälön tasosta, joka kulkee tiettyä suoraa vastaan ​​kohtisuorassa olevien koordinaattien origon kautta.

Vastaus:- 3 x - 7 y + 2 z = 0

Esimerkki 4

Kolmiulotteisessa avaruudessa on annettu suorakaiteen muotoinen koordinaattijärjestelmä O x y z, jossa on kaksi pistettä A (2, - 1, - 2) ja B (3, - 2, 4). Taso α kulkee pisteen A kautta kohtisuorassa suoraa A B vastaan. Tasolle α on luotava yhtälö segmenteissä.

Ratkaisu

Taso α on kohtisuorassa suoraa A B vastaan, jolloin vektori A B → on tason α normaalivektori. Tämän vektorin koordinaatit määritellään pisteiden B (3, - 2, 4) ja A (2, - 1, - 2) vastaavien koordinaattien välillä:

A B → = (3 - 2 , - 2 - (- 1) , 4 - (- 2)) ⇔ A B → = (1 , - 1 , 6)

Tason yleinen yhtälö kirjoitetaan seuraavasti:

1 x - 2 - 1 y - (- 1 + 6 (z - (- 2)) = 0 ⇔ x - y + 6 z + 9 = 0

Muodostetaan nyt vaadittu tason yhtälö segmenteiksi:

x - y + 6 z + 9 = 0 ⇔ x - y + 6 z = - 9 ⇔ x - 9 + y 9 + z - 3 2 = 1

Vastaus:x - 9 + y 9 + z - 3 2 = 1

On myös huomattava, että on ongelmia, joiden vaatimus on kirjoittaa yhtälö tasosta, joka kulkee tietyn pisteen läpi ja on kohtisuorassa kahta annettua tasoa vastaan. Yleensä ratkaisu tähän ongelmaan on muodostaa yhtälö tasolle, joka kulkee tietyn pisteen kautta kohtisuorassa tiettyä suoraa vastaan, koska kaksi leikkaavaa tasoa määrittelevät suoran.

Esimerkki 5

On annettu suorakaiteen muotoinen koordinaattijärjestelmä O x y z, jossa on piste M 1 (2, 0, - 5). Myös kahden tason 3 x + 2 y + 1 = 0 ja x + 2 z – 1 = 0 yhtälöt, jotka leikkaavat suoraa a pitkin, on annettu. On tarpeen luoda yhtälö tasolle, joka kulkee pisteen M 1 kautta kohtisuorassa suoraa a vastaan.

Ratkaisu

Määritetään suoran a suuntavektorin koordinaatit. Se on kohtisuorassa sekä tason n → (1,0,2) normaalivektoriin n 1 → (3, 2, 0) että x + 2 z - normaalivektoriin 3 x + 2 y + 1 = 0. 1 = 0 taso.

Sitten suuntausvektoriksi α → viiva a otamme vektorien n 1 → ja n 2 → vektoritulon:

a → = n 1 → × n 2 → = i → j → k → 3 2 0 1 0 2 = 4 i → - 6 j → - 2 k → ⇒ a → = (4 , - 6 , - 2 )

Siten vektori n → = (4, - 6, - 2) on suoraa a vastaan ​​kohtisuorassa olevan tason normaalivektori. Kirjoitetaan vaadittu tason yhtälö:

4 (x - 2) - 6 (y - 0) - 2 (z - (- 5)) = 0 ⇔ 4 x - 6 y - 2 z - 18 = 0 ⇔ ⇔ 2 x - 3 y - z - 9 = 0

Vastaus: 2 x - 3 y - z - 9 = 0

Jos huomaat tekstissä virheen, korosta se ja paina Ctrl+Enter

13. Tasojen välinen kulma, etäisyys pisteestä tasoon.

Leikkaavat tasot α ja β pitkin suoraa c.
Tasojen välinen kulma on kulma näiden tasojen leikkausviivaan nähden kohtisuorien välillä.

Toisin sanoen α-tasoon piirrettiin suora viiva a kohtisuoraan c:tä vastaan. β-tasossa - suora b, myös kohtisuorassa c:tä vastaan. Tasojen α ja β välinen kulma yhtä suuri kuin kulma rivien a ja b välissä.

Huomaa, että kun kaksi tasoa leikkaavat, muodostuu itse asiassa neljä kulmaa. Näetkö ne kuvassa? Tasojen välisenä kulmana otamme mausteinen kulma.

Jos tasojen välinen kulma on 90 astetta, niin tasot kohtisuorassa,

Tämä on tasojen kohtisuoran määritelmä. Kun ratkaisemme stereometrian tehtäviä, käytämme myös merkki tasojen kohtisuorasta:

Jos taso α kulkee kohtisuoran kautta tasoon β nähden, niin tasot α ja β ovat kohtisuorassa.

etäisyys pisteestä tasoon

Tarkastellaan pistettä T, jonka koordinaatit määrittelevät:

T = (x 0, y 0, z 0)

Harkitse myös yhtälön antamaa tasoa α:

Ax + By + Cz + D = 0

Sitten etäisyys L pisteestä T tasoon α voidaan laskea kaavalla:

Toisin sanoen korvaamme pisteen koordinaatit tason yhtälöön ja jaamme tämän yhtälön tason normaalivektorin n pituudella:

Tuloksena oleva luku on etäisyys. Katsotaan kuinka tämä teoreema toimii käytännössä.

Olemme jo johtaneet tasossa olevan suoran parametriset yhtälöt, saadaan parametriset yhtälöt suoralle, joka määritellään suorakaiteen muotoisessa koordinaattijärjestelmässä kolmiulotteisessa avaruudessa.

Olkoon suorakaiteen muotoinen koordinaattijärjestelmä kiinteä kolmiulotteiseen avaruuteen Oxyz. Määritellään siihen suora viiva a(katso kohta menetelmistä, joilla määritetään suora avaruudessa), ilmaisee suoran suuntavektorin ja jonkin viivan pisteen koordinaatit . Aloitamme näistä tiedoista, kun laadimme avaruuden suoran parametriyhtälöitä.

Antaa olla mielivaltainen piste kolmiulotteisessa avaruudessa. Jos vähennämme pisteen koordinaateista M vastaavat pisteen koordinaatit M 1, niin saamme vektorin koordinaatit (katso artikkeli vektorin koordinaattien löytämisestä sen loppu- ja alkupisteiden koordinaateista), eli .

On selvää, että pistejoukko määrittää suoran A jos ja vain jos vektorit ja ovat kollineaarisia.

Kirjataan ylös välttämätön ja riittävä ehto vektorien kollineaarisuudelle Ja : , missä on joku reaaliluku. Tuloksena olevaa yhtälöä kutsutaan suoran vektori-parametrinen yhtälö suorakaiteen muotoisessa koordinaattijärjestelmässä Oxyz kolmiulotteisessa avaruudessa. Koordinaattimuodossa olevan suoran vektoriparametrisella yhtälöllä on muoto ja edustaa suoran parametriset yhtälöt a. Nimi "parametrinen" ei ole sattumaa, koska kaikkien viivan pisteiden koordinaatit määritetään parametrilla.

Otetaan esimerkki suoran suoran parametriyhtälöistä suorakaiteen muotoisessa koordinaatistossa Oxyz avaruudessa: . Tässä

15. Suoran ja tason välinen kulma. Suoran ja tason leikkauspiste.

Jokainen ensimmäisen asteen yhtälö suhteessa koordinaatteihin x, y, z

Ax + By + Cz + D = 0 (3.1)

määrittelee tason ja päinvastoin: mikä tahansa taso voidaan esittää yhtälöllä (3.1), jota kutsutaan ns. tasoyhtälö.

Vektori n(A, B, C) tasoon nähden kohtisuoraa kutsutaan normaali vektori kone. Yhtälössä (3.1) kertoimet A, B, C eivät ole yhtä aikaa 0.

Erikoistapaukset yhtälöt (3.1):

1. D = 0, Ax+By+Cz = 0 - taso kulkee origon läpi.

2. C = 0, Ax+By+D = 0 - taso on yhdensuuntainen Oz-akselin kanssa.

3. C = D = 0, Ax + By = 0 - taso kulkee Oz-akselin läpi.

4. B = C = 0, Ax + D = 0 - taso on yhdensuuntainen Oyz-tason kanssa.

Koordinaattitasojen yhtälöt: x = 0, y = 0, z = 0.

Suora viiva avaruudessa voidaan määrittää:

1) kahden tason leikkausviivana, ts. yhtälöjärjestelmä:

A1x + B1y + C1z + D1 = 0, A2x + B2y + C2z + D2 = 0; (3.2)

2) sen kahdella pisteellä M 1 (x 1, y 1, z 1) ja M 2 (x 2, y 2, z 2), niin niiden läpi kulkeva suora on annettu yhtälöillä:

3) siihen kuuluva piste M 1 (x 1, y 1, z 1) ja vektori a(m, n, p), kollineaarinen sille. Sitten suora määritetään yhtälöillä:

. (3.4)

Yhtälöitä (3.4) kutsutaan suoran kanoniset yhtälöt.

Vektori a nimeltään suuntavektori suora.

Saadaan suoran parametriset yhtälöt rinnastamalla kukin relaatioista (3.4) parametriin t:

x = x 1 + mt, y = y 1 + nt, z = z 1 + rt. (3.5)

Ratkaisujärjestelmä (3.2) järjestelmänä lineaariset yhtälöt suhteellisen tuntematon x Ja y, tulemme rivin yhtälöihin ennusteita tai siihen annetut suoran yhtälöt:

x = mz + a, y = nz + b. (3.6)

Yhtälöistä (3.6) voidaan siirtyä kanonisiin yhtälöihin, etsintä z jokaisesta yhtälöstä ja laskemalla tulokseksi saadut arvot:

.

Yleisistä yhtälöistä (3.2) voit siirtyä kanonisiin yhtälöihin toisella tavalla, jos löydät tältä suoralta jonkin pisteen ja sen suuntavektorin n= [n 1 , n 2], missä n 1 (A 1, B 1, C 1) ja n 2 (A2, B2, C2) - normaalivektorit annetut lentokoneet. Jos yksi nimittäjistä m, n tai R yhtälöissä (3.4) osoittautuu nollaksi, niin vastaavan murtoluvun osoittaja on asetettava nollaksi, ts. järjestelmä

vastaa järjestelmää ; tällainen suora on kohtisuorassa Ox-akselia vastaan.

Järjestelmä on ekvivalentti systeemille x = x 1, y = y 1; suora on yhdensuuntainen Oz-akselin kanssa.

Esimerkki 1.15. Kirjoita tasolle yhtälö tietäen, että piste A(1,-1,3) toimii origosta tähän tasoon vedetyn kohtisuoran kantana.

Ratkaisu. Ongelmaolosuhteiden mukaan vektori OA(1,-1,3) on tason normaalivektori, jolloin sen yhtälö voidaan kirjoittaa muodossa
x-y+3z+D=0. Korvaamalla tasoon kuuluvan pisteen A(1,-1,3) koordinaatit saadaan D: 1-(-1)+3×3+D = 0 Þ D = -11. Joten x-y+3z-11=0.

Esimerkki 1.16. Kirjoita yhtälö tasolle, joka kulkee Oz-akselin läpi ja muodostaa 60° kulman tason 2x+y-z-7=0 kanssa.

Ratkaisu. Oz-akselin läpi kulkeva taso saadaan yhtälöstä Ax+By=0, jossa A ja B eivät katoa samanaikaisesti. Älä anna B:n
on yhtä kuin 0, A/Bx+y=0. Kahden tason välisen kulman kosinikaavan käyttö

.

Päättää toisen asteen yhtälö 3m 2 + 8m - 3 = 0, etsi sen juuret
m 1 = 1/3, m 2 = -3, josta saadaan kaksi tasoa 1/3x+y = 0 ja -3x+y = 0.

Esimerkki 1.17. Laadi suoran kanoniset yhtälöt:
5x + y + z = 0, 2x + 3y - 2z + 5 = 0.

Ratkaisu. Suoran kanonisilla yhtälöillä on muoto:

Missä m, n, s- suoran suuntavektorin koordinaatit, x 1 , y 1 , z 1- minkä tahansa suoralle kuuluvan pisteen koordinaatit. Suora määritellään kahden tason leikkausviivaksi. Suoraan kuuluvan pisteen löytämiseksi yksi koordinaateista kiinnitetään (helpein tapa on asettaa esim. x=0) ja tuloksena oleva järjestelmä ratkaistaan ​​lineaarisen yhtälöjärjestelmänä, jossa on kaksi tuntematonta. Olkoon siis x = 0, sitten y + z = 0, 3y - 2z + 5 = 0, joten y = -1, z = 1. Löysimme tälle suoralle kuuluvan pisteen M(x 1, y 1, z 1) koordinaatit: M (0,-1,1). Suoran suuntavektori on helppo löytää, kun tietää alkuperäisten tasojen normaalivektorit n 1 (5,1,1) ja n 2 (2,3,-2). Sitten

Suoran kanoniset yhtälöt ovat muotoa: x/(-5) = (y + 1)/12 =
= (z - 1)/13.

Esimerkki 1.18. Etsi tasojen 2x-y+5z-3=0 ja x+y+2z+1=0 määrittämästä säteestä kaksi kohtisuoraa tasoa, joista toinen kulkee pisteen M(1,0,1) läpi.

Ratkaisu. Näiden tasojen määrittämä säteen yhtälö on muotoa u(2x-y+5z-3) + v(x+y+2z+1)=0, missä u ja v eivät katoa samanaikaisesti. Kirjoitamme säteen yhtälön uudelleen seuraavasti:

(2u +v)x + (-u + v)y + (5u +2v)z - 3u + v = 0.

Valitaksemme säteestä tason, joka kulkee pisteen M kautta, korvaamme pisteen M koordinaatit säteen yhtälöön. Saamme:

(2u + v) × 1 + (-u + v) × 0 + (5u + 2v) × 1 -3u + v =0 tai v = - u.

Sitten löydämme M:n sisältävän tason yhtälön korvaamalla v = - u sädeyhtälöön:

u(2x-y +5z - 3) - u (x + y +2z +1) = 0.

Koska u¹0 (muuten v=0, ja tämä on ristiriidassa säteen määritelmän kanssa), niin meillä on yhtälö tason x-2y+3z-4=0. Palkkiin kuuluvan toisen tason on oltava kohtisuorassa siihen nähden. Kirjoitamme tasojen ortogonaalisuuden ehdon:

(2u + v) × 1 + (v - u) × (-2) + (5u + 2v) × 3 = 0 tai v = -19/5u.

Siksi toisen tason yhtälöllä on muoto:

u(2x -y+5z - 3) - 19/5 u(x + y +2z +1) = 0 tai 9x +24y + 13z + 34 = 0

Ensimmäinen taso

Koordinaatit ja vektorit. Kattava opas (2019)

Tässä artikkelissa alamme keskustella yhdestä "taikasauvasta", jonka avulla voit vähentää monet geometriaongelmat yksinkertaiseen aritmetiikkaan. Tämä "tikku" voi tehdä elämästäsi paljon helpompaa, varsinkin kun olet epävarma tilahahmojen, osien jne. rakentamisesta. Kaikki tämä vaatii tiettyä mielikuvitusta ja käytännön taitoja. Menetelmä, jota alamme harkita täällä, antaa sinun melkein kokonaan irtautua kaikenlaisista geometrisista rakenteista ja päättelyistä. Menetelmä on ns "koordinaattimenetelmä". Tässä artikkelissa tarkastelemme seuraavia kysymyksiä:

1. Koordinaattitaso
2. Pisteet ja vektorit tasossa
3. Vektorin rakentaminen kahdesta pisteestä
4. Vektorin pituus (kahden pisteen välinen etäisyys).
5. Jakson keskikohdan koordinaatit
6. Vektorien pistetulo
7. Kahden vektorin välinen kulma

Luulen, että olet jo arvannut, miksi koordinaattimenetelmää kutsutaan sellaiseksi? Aivan oikein, se sai tämän nimen, koska se ei toimi geometristen esineiden, vaan niiden kanssa numeeriset ominaisuudet(koordinaatit). Ja itse muunnos, jonka avulla voimme siirtyä geometriasta algebraan, koostuu koordinaattijärjestelmän käyttöönotosta. Jos alkuperäinen kuva oli tasainen, koordinaatit ovat kaksiulotteisia, ja jos kuvio on kolmiulotteinen, niin koordinaatit ovat kolmiulotteisia. Tässä artikkelissa tarkastelemme vain kaksiulotteista tapausta. Ja artikkelin päätavoite on opettaa sinulle, kuinka käyttää joitain koordinaattimenetelmän perustekniikoita (ne osoittautuvat joskus hyödyllisiksi ratkaistaessa planimetrian ongelmia yhtenäisen valtionkokeen B osassa). Seuraavat kaksi tämän aiheen osaa on omistettu keskustelulle menetelmistä ongelmien C2 (stereometrian ongelma) ratkaisemiseksi.

Mistä olisi loogista aloittaa keskustelu koordinaattimenetelmästä? Luultavasti koordinaattijärjestelmän käsitteestä. Muista, kun tapasit hänet ensimmäisen kerran. Minusta näyttää siltä, ​​että 7. luokalla, kun opit olemassaolosta lineaarinen funktio, Esimerkiksi. Muistutan, että rakensit sen kohta kohdalta. Muistatko? Valitsit mielivaltaisen luvun, vaihdoit sen kaavaan ja laskit sen sillä tavalla. Esimerkiksi jos, sitten, jos, sitten jne. Mitä sait lopulta? Ja sait pisteitä koordinaatteineen: ja. Seuraavaksi piirsit "ristin" (koordinaattijärjestelmä), valitsit sille asteikon (kuinka monta solua sinulla on yksikkösegmenttinä) ja merkitsit siihen saamasi pisteet, jotka sitten yhdistit suoralla viivalla. viiva on funktion kaavio.

Tässä on muutamia kohtia, jotka pitäisi selittää sinulle hieman yksityiskohtaisemmin:

1. Valitset yhden segmentin mukavuussyistä, jotta kaikki mahtuu kauniisti ja tiiviisti piirustukseen.

2. Hyväksytään, että akseli kulkee vasemmalta oikealle ja akseli alhaalta ylös

3. Ne leikkaavat suorassa kulmassa, ja niiden leikkauspistettä kutsutaan origoksi. Se osoitetaan kirjaimella.

4. Kun kirjoitetaan pisteen koordinaatit, esim. vasemmalla suluissa on pisteen koordinaatti akselin suuntaisesti ja oikealla akselin suuntaisesti. Erityisesti se tarkoittaa yksinkertaisesti sitä, että siinä kohdassa

5. Määrittääksesi minkä tahansa pisteen koordinaattiakselilla, sinun on ilmoitettava sen koordinaatit (2 numeroa)

6. Jokaiselle akselilla olevalle pisteelle,

7. Jokaiselle akselilla olevalle pisteelle,

8. Akselia kutsutaan x-akseliksi

9. Akselia kutsutaan y-akseliksi

Otetaan nyt seuraava askel: merkitse kaksi pistettä. Yhdistämme nämä kaksi pistettä segmentillä. Ja asetamme nuolen ikään kuin piirtäisimme segmentin pisteestä pisteeseen: eli teemme segmentistämme suunnatun!

Muistatko, mitä toista suunnattua segmenttiä kutsutaan? Aivan oikein, sitä kutsutaan vektoriksi!

Joten jos yhdistämme pisteen pisteeseen, ja alku on piste A ja loppu on piste B, sitten saamme vektorin. Teit myös tämän rakentamisen 8. luokalla, muistatko?

Osoittautuu, että vektorit, kuten pisteet, voidaan merkitä kahdella numerolla: näitä numeroita kutsutaan vektorikoordinaateiksi. Kysymys: Riittääkö, että tiedämme vektorin alun ja lopun koordinaatit löytääksemme sen koordinaatit? Osoittautuu, että kyllä! Ja tämä tehdään hyvin yksinkertaisesti:

Joten koska vektorissa piste on alku ja piste on loppu, vektorilla on seuraavat koordinaatit:

Esimerkiksi jos, niin vektorin koordinaatit

Tehdään nyt päinvastoin, etsitään vektorin koordinaatit. Mitä meidän on muutettava tätä varten? Kyllä, sinun on vaihdettava alku ja loppu: nyt vektorin alku on pisteessä ja loppu on pisteessä. Sitten:

Katso tarkasti, mitä eroa on vektorien ja? Niiden ainoa ero on koordinaattien merkit. Ne ovat vastakohtia. Tämä tosiasia on kirjoitettu näin:

Joskus, jos ei ole erikseen ilmoitettu, mikä piste on vektorin alku ja mikä on loppu, vektoreita ei merkitä kahdella isolla kirjaimella, vaan yhdellä pienellä kirjaimella, esimerkiksi: , jne.

Nyt vähän harjoitella ja etsi seuraavien vektorien koordinaatit:

Tutkimus:

Ratkaise ongelma nyt hieman vaikeampi:

Vektoritoruksella, jossa on on-cha-romu pisteessä, on co-or-di-on-you. Etsi abs-cis-su-pisteet.

Kaikki sama on melko proosaa: Antaa olla pisteen koordinaatit. Sitten

Kokosin järjestelmän sen perusteella, mitä vektorin koordinaatit ovat. Sitten pisteellä on koordinaatit. Olemme kiinnostuneita abskissasta. Sitten

Vastaus:

Mitä muuta voit tehdä vektoreilla? Kyllä, melkein kaikki on sama kuin tavallisilla luvuilla (paitsi, että et voi jakaa, mutta voit kertoa kahdella tavalla, joista toista käsittelemme täällä hieman myöhemmin)

1. Vektoreita voidaan lisätä toisiinsa
2. Vektorit voidaan vähentää toisistaan
3. Vektorit voidaan kertoa (tai jakaa) mielivaltaisella nollasta poikkeavalla luvulla
4. Vektorit voidaan kertoa keskenään

Kaikilla näillä operaatioilla on hyvin selkeä geometrinen esitys. Esimerkiksi kolmion (tai suunnikkaan) sääntö yhteen- ja vähennyslaskulle:

Vektori venyy tai supistuu tai muuttaa suuntaa, kun se kerrotaan tai jaetaan luvulla:

Tässä meitä kiinnostaa kuitenkin kysymys siitä, mitä koordinaateille tapahtuu.

1. Kun lisäämme (vähennetään) kahta vektoria, lisäämme (vähennämme) niiden koordinaatit elementti kerrallaan. Tuo on:

2. Kun kerrotaan (jaetaan) vektori luvulla, kaikki sen koordinaatit kerrotaan (jaetaan) tällä luvulla:

Esimerkiksi:

· Etsi määrä co-or-di-nat vuosisadasta-ra.

Etsitään ensin kunkin vektorin koordinaatit. Molemmilla on sama alkuperä - lähtöpiste. Niiden päät ovat erilaisia. Sitten,. Lasketaan nyt vektorin koordinaatit, jolloin tuloksena olevan vektorin koordinaattien summa on yhtä suuri.

Vastaus:

Ratkaise nyt itse seuraava ongelma:

· Etsi vektorin koordinaattien summa

Tarkistamme:

Tarkastellaan nyt seuraavaa ongelmaa: meillä on kaksi pistettä koordinaattitasolla. Kuinka löytää niiden välinen etäisyys? Olkoon ensimmäinen piste ja toinen. Merkitään niiden välinen etäisyys. Tehdään seuraava piirustus selvyyden vuoksi:

Mitä olen tehnyt? Ensinnäkin liityin pistettä ja a myös pisteestä vedin akselin suuntaisen suoran ja pisteestä akselin suuntaisen suoran. Leikkasivatko ne jossain pisteessä muodostaen merkittävän hahmon? Mikä hänessä on niin erikoista? Kyllä, sinä ja minä tiedämme melkein kaiken suorakulmainen kolmio. No, Pythagoraan lause varmasti. Vaadittu segmentti on tämän kolmion hypotenuusa, ja segmentit ovat jalkoja. Mitkä ovat pisteen koordinaatit? Kyllä, ne on helppo löytää kuvasta: Koska segmentit ovat samansuuntaiset akselien kanssa ja vastaavasti, niiden pituudet on helppo löytää: jos merkitsemme segmenttien pituuksia vastaavasti, niin

Käytetään nyt Pythagoraan lausetta. Tiedämme jalkojen pituudet, löydämme hypotenuusan:

Siten kahden pisteen välinen etäisyys on koordinaattien neliöerojen summan juuri. Tai - kahden pisteen välinen etäisyys on niitä yhdistävän janan pituus. On helppo nähdä, että pisteiden välinen etäisyys ei riipu suunnasta. Sitten:

Tästä teemme kolme johtopäätöstä:

Harjoitellaan hieman kahden pisteen välisen etäisyyden laskemista:

Esimerkiksi jos, niin etäisyys välillä ja on

Tai mennään toisin: etsi vektorin koordinaatit

Ja etsi vektorin pituus:

Kuten näet, se on sama asia!

Harjoittele nyt vähän itse:

Tehtävä: Etsi annettujen pisteiden välinen etäisyys:

Tarkistamme:

Tässä on pari muuta ongelmaa samalle kaavalle, vaikka ne kuulostavat hieman erilaisilta:

1. Etsi-di-te silmäluomen-ra-pituuden neliö.

2. Nai-di-te neliö silmäluomen pituus-ra

Luulen, että voit käsitellä niitä helposti? Tarkistamme:

1. Ja tämä on tarkkaavaisuus) Olemme jo löytäneet vektorien koordinaatit aiemmin: . Sitten vektorilla on koordinaatit. Sen pituuden neliö on yhtä suuri kuin:

2. Etsi vektorin koordinaatit

Sitten sen pituuden neliö on

Ei mitään monimutkaista, eikö? Yksinkertaista aritmetiikkaa, ei mitään muuta.

Seuraavia ongelmia ei voida luokitella yksiselitteisesti, vaan ne liittyvät enemmän yleiseen oppimiseen ja kykyyn piirtää yksinkertaisia ​​kuvia.

1. Etsi kulman sini leikkauksesta, joka yhdistää pisteen abskissa-akseliin.

Ja

Miten tässä edetään? Meidän on löydettävä kulman ja akselin välisen sini. Mistä voimme etsiä siniä? Aivan oikein, suorakulmaisessa kolmiossa. Mitä meidän pitää tehdä? Rakenna tämä kolmio!

Koska pisteen koordinaatit ovat ja, jana on yhtä suuri kuin ja jana. Meidän on löydettävä kulman sini. Muistutan, että sini on vastakkaisen puolen suhde hypotenuusaan

Mitä meillä on enää tehtävänä? Etsi hypotenuusa. Voit tehdä tämän kahdella tavalla: käyttämällä Pythagoraan lausetta (jalat tunnetaan!) tai käyttämällä kahden pisteen välisen etäisyyden kaavaa (itse asiassa sama asia kuin ensimmäinen menetelmä!). Menen toisella tavalla:

Vastaus:

Seuraava tehtävä näyttää sinulle vieläkin helpommalta. Hän on pisteen koordinaateissa.

Tehtävä 2. Kohdasta per-pen-di-ku-lyar lasketaan ab-ciss-akselille. Nai-di-te abs-cis-su os-no-va-niya per-pen-di-ku-la-ra.

Tehdään piirustus:

Pystysuoran kanta on piste, jossa se leikkaa x-akselin (akseli), minulle tämä on piste. Kuvasta näkyy, että sillä on koordinaatit: . Olemme kiinnostuneita abskissasta - eli "x"-komponentista. Hän on tasa-arvoinen.

Vastaus: .

Tehtävä 3. Etsi edellisen tehtävän olosuhteissa etäisyyksien summa pisteestä koordinaattiakseleihin.

Tehtävä on yleensä alkeellinen, jos tiedät, mikä on pisteen etäisyys akseleihin. Sinä tiedät? Toivon, mutta muistan silti:

Olenko siis piirtänyt jo yllä olevassa piirustuksessani yhden sellaisen kohtisuoran? Millä akselilla se on? akselille. Ja mikä sen pituus sitten on? Hän on tasa-arvoinen. Piirrä nyt itse kohtisuora akseliin nähden ja löydä sen pituus. Se tulee olemaan tasapuolinen, eikö? Silloin niiden summa on yhtä suuri.

Vastaus: .

Tehtävä 4. Etsi tehtävän 2 ehdoista pisteen kanssa symmetrisen pisteen ordinaatit suhteessa abskissa-akseliin.

Luulen, että sinulle on intuitiivisesti selvää, mitä symmetria on? Monilla esineillä on se: monet rakennukset, pöydät, lentokoneet, monet geometriset muodot: pallo, sylinteri, neliö, rombi jne. Karkeasti ottaen symmetria voidaan ymmärtää seuraavasti: hahmo koostuu kahdesta (tai useammasta) identtisestä puolikkaasta. Tätä symmetriaa kutsutaan aksiaalisymmetriaksi. Mikä sitten on akseli? Juuri tätä linjaa pitkin kuvio voidaan suhteellisesti "leikata" yhtä suuriksi puoliksi (tässä kuvassa symmetria-akseli on suora):

Palataanpa nyt tehtäväämme. Tiedämme, että etsimme pistettä, joka on symmetrinen akselin suhteen. Silloin tämä akseli on symmetria-akseli. Tämä tarkoittaa, että meidän on merkittävä piste siten, että akseli leikkaa segmentin kahteen yhtä suureen osaan. Yritä merkitä tällainen kohta itse. Vertaa nyt ratkaisuani:

Toimiiko se sinulle samalla tavalla? Hieno! Olemme kiinnostuneita löydetyn pisteen ordinaatista. Hän on tasa-arvoinen

Vastaus:

Kerro nyt muutaman sekunnin miettimisen jälkeen, mikä on pisteen A kanssa symmetrisen pisteen abskissa suhteessa ordinaataan? Mikä on vastauksesi? Oikea vastaus: .

Yleisesti ottaen sääntö voidaan kirjoittaa näin:

Pisteellä, joka on symmetrinen pisteen suhteen suhteessa abskissa-akseliin, on koordinaatit:

Pisteellä, joka on symmetrinen pisteen suhteen suhteessa ordinaattiseen akseliin, on koordinaatit:

No nyt se on täysin pelottavaa tehtävä: etsi pisteen kanssa symmetrisen pisteen koordinaatit suhteessa origoon. Ajattele ensin itse ja katso sitten piirustustani!

Vastaus:

Nyt suunnikasongelma:

Tehtävä 5: Pisteet näkyvät ver-shi-na-mi pa-ral-le-lo-gram-ma. Etsi tai-di-on-kohta.

Voit ratkaista tämän ongelman kahdella tavalla: logiikalla ja koordinaattimenetelmällä. Käytän ensin koordinaattimenetelmää ja sitten kerron, kuinka voit ratkaista sen toisin.

On aivan selvää, että pisteen abskissa on yhtä suuri. (se sijaitsee kohtisuorassa, joka on vedetty pisteestä abskissa-akseliin). Meidän on löydettävä ordinaatta. Hyödynnetään sitä tosiasiaa, että kuviomme on suunnikas, tämä tarkoittaa sitä. Etsitään janan pituus kahden pisteen välisen etäisyyden kaavalla:

Laskemme kohtisuoran, joka yhdistää pisteen akseliin. Merkitsen leikkauspisteen kirjaimella.

Jakson pituus on yhtä suuri. (etsi itse ongelma kohdasta, jossa keskustelimme tästä kohdasta), niin löydämme segmentin pituuden Pythagoraan lauseen avulla:

Janan pituus on täsmälleen sama kuin sen ordinaatin.

Vastaus: .

Toinen ratkaisu (anna vain kuvan, joka havainnollistaa sitä)

Ratkaisun edistyminen:

1. Käyttäytyminen

2. Etsi pisteen ja pituuden koordinaatit

3. Todista se.

Toinen segmentin pituusongelma:

Pisteet näkyvät kolmion päällä. Etsi sen keskiviivan pituus, yhdensuuntainen.

Muistatko mikä se on keskiviiva kolmio? Sitten tämä tehtävä on sinulle alkeellinen. Jos et muista, muistutan sinua: kolmion keskiviiva on viiva, joka yhdistää keskipisteet vastakkaiset puolet. Se on yhdensuuntainen pohjan kanssa ja yhtä suuri kuin puolet siitä.

Pohja on segmentti. Meidän piti etsiä sen pituus aiemmin, se on yhtä suuri. Tällöin keskiviivan pituus on puolet suurempi ja yhtä suuri.

Vastaus: .

Kommentti: tämä ongelma voidaan ratkaista toisella tavalla, jota käsittelemme hieman myöhemmin.

Sillä välin tässä on sinulle muutama ongelma, harjoittele niitä, ne ovat hyvin yksinkertaisia, mutta auttavat sinua pääsemään paremmin käyttämään koordinaattimenetelmää!

1. Pisteet ovat tra-pe-tion yläreunassa. Etsi sen keskiviivan pituus.

2. Pisteet ja esiintymiset ver-shi-na-mi pa-ral-le-lo-gram-ma. Etsi tai-di-on-kohta.

3. Etsi pituus leikkauksesta, liitospiste ja

4. Etsi koordinaattitasosta värillisen hahmon takana oleva alue.

5. Ympyrä, jonka keskipiste on na-cha-le ko-or-di-nat, kulkee pisteen läpi. Etsi hänen radio-us.

6. Etsi-di-te ra-di-us ympyrän, kuvaile-san-noy noin suorakulma-ei-ka, huipuilla jotain on co-tai -di-na-olet niin-vastuullinen

Ratkaisut:

1. Tiedetään, että puolisuunnikkaan keskiviiva on yhtä suuri kuin puolet sen kantojen summasta. Pohja on yhtä suuri, ja pohja. Sitten

Vastaus:

2. Helpoin tapa ratkaista tämä ongelma on huomioida se (rinnakkaissääntö). Vektorien koordinaattien laskeminen ei ole vaikeaa: . Kun lisäät vektoreita, koordinaatit lisätään. Sitten on koordinaatit. Pisteellä on myös nämä koordinaatit, koska vektorin origo on piste, jolla on koordinaatit. Olemme kiinnostuneita ordinaatista. Hän on tasa-arvoinen.

Vastaus:

3. Toimimme välittömästi kahden pisteen välisen etäisyyden kaavan mukaan:

Vastaus:

4. Katso kuvaa ja kerro minkä kahden hahmon väliin varjostettu alue on? Se on kahden neliön välissä. Sitten halutun hahmon pinta-ala on yhtä suuri kuin suuren neliön pinta-ala miinus pienen neliön pinta-ala. Pienen neliön sivu on jana, joka yhdistää pisteitä ja sen pituus on

Sitten pienen neliön pinta-ala on

Teemme samoin suuren neliön kanssa: sen sivu on pisteitä yhdistävä segmentti ja pituus on

Sitten suuren neliön pinta-ala on

Löydämme halutun kuvan alueen kaavalla:

Vastaus:

5. Jos ympyrän keskipiste on origo ja se kulkee pisteen läpi, niin sen säde on täsmälleen yhtä suuri kuin janan pituus (piirrä ja ymmärrät miksi tämä on ilmeistä). Katsotaanpa tämän jakson pituus:

Vastaus:

6. Tiedetään, että suorakulmion ympärille piirretyn ympyrän säde on yhtä suuri kuin puolet sen lävistäjästä. Etsitään minkä tahansa kahden diagonaalin pituus (ne ovat loppujen lopuksi suorakulmiossa yhtä suuret!)

Vastaus:

No selvisitkö kaikesta? Ei ollut kovin vaikeaa selvittää se, eihän? Tässä on vain yksi sääntö - pystyä tekemään visuaalinen kuva ja yksinkertaisesti "lukea" kaikki tiedot siitä.

Meillä on hyvin vähän jäljellä. Haluaisin keskustella kirjaimellisesti vielä kahdesta asiasta.

Yritetään ratkaista tämä yksinkertainen ongelma. Anna kaksi pistettä ja annetaan. Etsi janan keskipisteen koordinaatit. Ratkaisu tähän ongelmaan on seuraava: olkoon piste haluttu keskipiste, niin sillä on koordinaatit:

Tuo on: janan keskikohdan koordinaatit = janan päiden vastaavien koordinaattien aritmeettinen keskiarvo.

Tämä sääntö on hyvin yksinkertainen eikä yleensä aiheuta vaikeuksia opiskelijoille. Katsotaan, missä ongelmissa ja miten sitä käytetään:

1. Etsi-di-te or-di-na-tu se-re-di-ny from-cut, connect-the-point ja

2. Pisteet näyttävät olevan maailman huipulla. Etsi-di-te tai-di-na-tu pisteitä per-re-se-che-niya hänen dia-go-na-ley.

3. Etsi-di-te abs-cis-su ympyrän keskipisteestä, kuvaile-san-noy lähellä suorakulmiota-no-ka, tops-shi-meillä on jotain-ro-go co-or-di- na-sinä niin-vastuullisesti-mutta.

Ratkaisut:

1. Ensimmäinen ongelma on yksinkertaisesti klassikko. Jatkamme välittömästi segmentin keskikohdan määrittämiseksi. Siinä on koordinaatit. Ordinaatta on yhtä suuri.

Vastaus:

2. On helppo nähdä, että annettu nelikulmio on suunnikas (jopa rombi!). Voit todistaa tämän itse laskemalla sivujen pituudet ja vertaamalla niitä toisiinsa. Mitä tiedän suunnikasista? Sen lävistäjät jaetaan puoliksi leikkauspisteellä! Joo! Joten mikä on diagonaalien leikkauspiste? Tämä on minkä tahansa diagonaalin keskikohta! Valitsen erityisesti diagonaalin. Silloin pisteellä on koordinaatit. Pisteen ordinaatit ovat yhtä suuria kuin.

Vastaus:

3. Minkä kanssa suorakulmion ympärille piirretyn ympyrän keskipiste osuu yhteen? Se osuu yhteen sen diagonaalien leikkauspisteen kanssa. Mitä tiedät suorakulmion diagonaaleista? Ne ovat yhtä suuret ja leikkauspiste jakaa ne puoliksi. Tehtävä supistettiin edelliseen. Otetaan esimerkiksi diagonaali. Sitten jos on ympyrän keskipiste, niin on keskipiste. Etsin koordinaatteja: Abskissa on yhtä suuri.

Vastaus:

Harjoittele nyt vähän itse, annan vain vastaukset jokaiseen ongelmaan, jotta voit tarkistaa itsesi.

1. Nai-di-te ra-di-us circle-no-sti, kuvaile-san-noy lähellä kolmiota-no-ka, joku-ro-go:n yläosissa on ko-or-di -no herrat

2. Etsi-di-te tai-di-na-tu ympyrän keskipiste-no-sti, kuvaile-san-noy lähellä kolmiota-no-ka, tops-shi-meillä on jotain-ro-go koordinaatit

3. Millainen ra-di-y-sa pitäisi olla ympyrä, jonka keskipiste on pisteessä niin, että se koskettaa abs-ciss-akselia?

4. Etsi-di-te tai-di-on-piste, jossa akselin uudelleense-che-ing ja from-cut, connect-nya-yu-th-piste ja

Vastaukset:

Onko kaikki onnistunut? Toivon todella sitä! Nyt - viimeinen työntö. Ole nyt erityisen varovainen. Materiaali, jonka nyt selitän, ei liity suoraan vain yksinkertaisia ​​tehtäviä koordinaattimenetelmään osasta B, mutta löytyy myös kaikkialta tehtävässä C2.

Mitä lupauksistani en ole vielä pitänyt? Muistatko, mitä vektoreita koskevia operaatioita lupasin ottaa käyttöön ja mitkä lopulta otin käyttöön? Oletko varma, etten ole unohtanut mitään? Unohdin! Unohdin selittää mitä vektorin kertominen tarkoittaa.

On kaksi tapaa kertoa vektori vektorilla. Valitusta menetelmästä riippuen saamme erilaisia ​​esineitä:

Ristituote on tehty varsin taitavasti. Keskustelemme seuraavassa artikkelissa, kuinka se tehdään ja miksi sitä tarvitaan. Ja tässä keskitymme skalaaritulokseen.

On kaksi tapaa, joiden avulla voimme laskea sen:

Kuten arvasit, tuloksen pitäisi olla sama! Katsotaanpa siis ensin ensimmäistä menetelmää:

Piste tuote koordinaattien kautta

Etsi: - yhteinen merkintä pistetuotteelle

Laskentakaava on seuraava:

Eli pistetulo = vektorien koordinaattien tulojen summa!

Esimerkki:

Etsi-di-te

Ratkaisu:

Etsi kunkin vektorin koordinaatit:

Laskemme skalaaritulon kaavalla:

Vastaus:

Katsos, ei mitään monimutkaista!

No, kokeile nyt itse:

Find-di-te skalaari-noe pro-ve-de-nie vuosisadasta ojaan ja

Onnistuitko? Ehkä hän huomasi pienen tempun? Tarkistetaan:

Vektorikoordinaatit, kuten edellisessä tehtävässä! Vastaus:.

Koordinaattien lisäksi on toinen tapa laskea skalaaritulo, nimittäin vektorien pituuksien ja niiden välisen kulman kosinin kautta:

Tarkoittaa vektorien ja välistä kulmaa.

Toisin sanoen skalaaritulo on yhtä suuri kuin vektorien pituuksien ja niiden välisen kulman kosinin tulo.

Miksi tarvitsemme tätä toista kaavaa, jos meillä on ensimmäinen, joka on paljon yksinkertaisempi, se sisältää vähintään ei ole kosinuksia. Ja sitä tarvitaan, jotta ensimmäisestä ja toisesta kaavasta sinä ja minä voimme päätellä kuinka löytää vektorien välinen kulma!

Muistakaa sitten vektorin pituuden kaava!

Sitten jos korvaan nämä tiedot skalaaritulokaavassa, saan:

Mutta toisella tavalla:

Joten mitä meillä on? Meillä on nyt kaava, jonka avulla voimme laskea kahden vektorin välisen kulman! Joskus se kirjoitetaan lyhyyden vuoksi myös näin:

Eli vektorien välisen kulman laskemisen algoritmi on seuraava:

1. Laske skalaaritulo koordinaattien avulla
2. Etsi vektorien pituudet ja kerro ne
3. Jaa pisteen 1 tulos pisteen 2 tuloksella

Harjoitellaan esimerkkien avulla:

1. Etsi silmäluomien välinen kulma ja. Anna vastaus grad-du-sahissa.

2. Etsi edellisen tehtävän ehdoista kosini vektorien välillä

Tehdään näin: Autan sinua ratkaisemaan ensimmäisen ongelman ja yritän tehdä toisen itse! Olla samaa mieltä? Aloitetaan sitten!

1. Nämä vektorit ovat vanhoja ystäviämme. Olemme jo laskeneet heidän skalaaritulonsa ja se oli yhtä suuri. Niiden koordinaatit ovat: , . Sitten löydämme niiden pituudet:

Sitten etsitään kosini vektorien välillä:

Mikä on kulman kosini? Tämä on kulma.

Vastaus:

No, ratkaise nyt toinen ongelma itse ja vertaa sitten! Annan vain hyvin lyhyen ratkaisun:

2. on koordinaatit, on koordinaatit.

Antaa olla vektorien välinen kulma ja sitten

Vastaus:

On huomattava, että suoraan vektoreihin ja koordinaattimenetelmään liittyvät ongelmat tenttipaperin osassa B ovat melko harvinaisia. Suurin osa C2-ongelmista voidaan kuitenkin helposti ratkaista ottamalla käyttöön koordinaattijärjestelmä. Joten voit pitää tätä artikkelia perustana, jonka perusteella teemme varsin fiksuja rakenteita, joita tarvitsemme monimutkaisten ongelmien ratkaisemiseksi.

KOORDINAATIT JA VEKTORIT. KESKITASO

Sinä ja minä jatkamme koordinaattimenetelmän tutkimista. Viimeisessä osassa johdimme sarjan tärkeitä kaavoja, jotka mahdollistavat:

1. Etsi vektorin koordinaatit
2. Etsi vektorin pituus (vaihtoehtoisesti: kahden pisteen välinen etäisyys)
3. Lisää ja vähennä vektoreita. Kerro ne reaaliluvulla
4. Etsi janan keskipiste
5. Laske vektorien pistetulo
6. Etsi vektorien välinen kulma

Tietenkään koko koordinaattimenetelmä ei mahdu näihin kuuteen pisteeseen. Sen taustalla on sellainen tiede kuin analyyttinen geometria, johon tulet tutustumaan yliopistossa. Haluan vain rakentaa perustan, jonka avulla voit ratkaista ongelmat yhdessä tilassa. koe. Olemme käsitelleet osan B tehtävät. Nyt on aika siirtyä aivan uudelle tasolle! Tämä artikkeli on omistettu menetelmälle niiden C2-ongelmien ratkaisemiseksi, joissa olisi järkevää vaihtaa koordinaattimenetelmään. Tämä kohtuullisuus määräytyy sen mukaan, mitä ongelmasta vaaditaan löydettäväksi ja mikä luku annetaan. Joten käyttäisin koordinaattimenetelmää, jos kysymykset ovat:

1. Etsi kahden tason välinen kulma
2. Etsi suoran ja tason välinen kulma
3. Etsi kahden suoran välinen kulma
4. Etsi etäisyys pisteestä tasoon
5. Etsi pisteen ja suoran välinen etäisyys
6. Etsi etäisyys suorasta tasosta
7. Etsi kahden viivan välinen etäisyys

Jos tehtävän lauseessa annettu luku on pyörimiskappale (pallo, sylinteri, kartio...)

Sopivia lukuja koordinaattimenetelmälle ovat:

1. Suorakaiteen muotoinen suuntaissärmiö
2. Pyramidi (kolmio, nelikulmainen, kuusikulmainen)

Myös omasta kokemuksestani ei ole tarkoituksenmukaista käyttää koordinaattimenetelmää:

1. Poikkileikkausalueiden löytäminen
2. Kappaleiden tilavuuksien laskeminen

On kuitenkin heti huomattava, että koordinaattimenetelmän kolme "epäsuotuisaa" tilannetta ovat käytännössä melko harvinaisia. Useimmissa tehtävissä siitä voi tulla pelastajasi, varsinkin jos et ole kovin hyvä kolmiulotteisissa rakenteissa (joka voi joskus olla melko monimutkaista).

Mitkä ovat kaikki edellä luettelemani luvut? Ne eivät ole enää litteitä, kuten esimerkiksi neliö, kolmio, ympyrä, vaan tilavia! Näin ollen meidän ei tarvitse harkita kaksiulotteista, vaan kolmiulotteista koordinaattijärjestelmää. Se on melko helppo rakentaa: vain abskissa- ja ordinaatta-akselin lisäksi esittelemme toisen akselin, aplikaatioakselin. Kuvassa on kaavamaisesti esitetty niiden suhteellinen sijainti:

Kaikki ne ovat keskenään kohtisuorassa ja leikkaavat yhdessä pisteessä, jota kutsumme koordinaattien origoksi. Kuten aiemmin, merkitsemme abskissa-akselia, ordinaatta-akselia - ja käyttöön otettua aplikaatioakselia - .

Jos aiemmin jokaiselle tason pisteelle oli tunnusomaista kaksi numeroa - abskissa ja ordinaatta, niin jokainen avaruuden piste on jo kuvattu kolmella numerolla - abskissa, ordinaatta ja aplikaatti. Esimerkiksi:

Näin ollen pisteen abskissa on yhtä suuri, ordinaatto on , ja soveltaa on .

Joskus pisteen abskissaa kutsutaan myös pisteen projektioksi abskissa-akselille, ordinaatiksi - pisteen projektioksi ordinaatta-akselille ja applikaatioksi - pisteen projektioksi applikaatio-akselille. Vastaavasti, jos piste on annettu, niin piste koordinaatteineen:

kutsutaan pisteen projektioksi tasolle

kutsutaan pisteen projektioksi tasolle

Herää luonnollinen kysymys: ovatko kaikki kaksiulotteiselle tapaukselle johdetut kaavat päteviä avaruudessa? Vastaus on kyllä, ne ovat oikeudenmukaisia ​​ja niillä on sama ulkonäkö. Pienen yksityiskohdan vuoksi. Luulen, että olet jo arvannut kumpi se on. Kaikkiin kaavoihin meidän on lisättävä vielä yksi termi, joka vastaa sovellusakselista. Nimittäin.

1. Jos kaksi pistettä annetaan: , niin:

• Vektorikoordinaatit:
• Kahden pisteen välinen etäisyys (tai vektorin pituus)
• Janan keskipisteellä on koordinaatit

2. Jos annetaan kaksi vektoria: ja, niin:

• Niiden skalaaritulo on yhtä suuri kuin:
• Vektorien välisen kulman kosini on yhtä suuri kuin:

Avaruus ei kuitenkaan ole niin yksinkertaista. Kuten ymmärrät, yhden koordinaatin lisääminen lisää merkittävää monimuotoisuutta tässä tilassa "elävien" hahmojen kirjossa. Ja lisäkerrontaa varten minun on esitettävä karkeasti sanottuna suoran linjan "yleistys". Tämä "yleistys" tulee olemaan taso. Mitä tiedät lentokoneesta? Yritä vastata kysymykseen, mikä on lentokone? Sitä on erittäin vaikea sanoa. Kuitenkin me kaikki kuvittelemme intuitiivisesti, miltä se näyttää:

Karkeasti sanottuna tämä on eräänlainen loputon "lehti", joka työnnetään avaruuteen. "Ääretön" tulee ymmärtää, että taso ulottuu kaikkiin suuntiin, eli sen pinta-ala on yhtä suuri kuin ääretön. Tämä "käden päälle" selitys ei kuitenkaan anna pienintäkään käsitystä koneen rakenteesta. Ja olemme kiinnostuneita siitä.

Muistetaan yksi geometrian perusaksioomeista:

• Suora kulkee kahden eri pisteen läpi tasossa, lisäksi vain yhden:

Tai sen analogia avaruudessa:

Tietenkin muistat kuinka johtaa suoran yhtälö kahdesta annetusta pisteestä; se ei ole ollenkaan vaikeaa: jos ensimmäisellä pisteellä on koordinaatit: ja toisella, niin suoran yhtälö on seuraava:

Kävit tämän läpi 7. luokalla. Avaruudessa suoran yhtälö näyttää tältä: annetaan kaksi pistettä, joilla on koordinaatit: , niin niiden läpi kulkevan suoran yhtälö on muotoa:

Esimerkiksi viiva kulkee pisteiden läpi:

Miten tämä pitäisi ymmärtää? Tämä tulee ymmärtää seuraavasti: piste sijaitsee suoralla, jos sen koordinaatit täyttävät seuraavan järjestelmän:

Emme ole kovin kiinnostuneita suoran yhtälöstä, mutta meidän on kiinnitettävä huomiota suoran suuntavektorin erittäin tärkeään käsitteeseen. - mikä tahansa nollasta poikkeava vektori, joka sijaitsee tietyllä suoralla tai sen suuntaisesti.

Esimerkiksi molemmat vektorit ovat suoran suuntavektoreita. Antaa olla piste, joka makaa suoralla ja olla sen suuntaava vektori. Sitten suoran yhtälö voidaan kirjoittaa seuraavassa muodossa:

Jälleen kerran, en ole kovin kiinnostunut suoran yhtälöstä, mutta sinun on todella muistettava, mikä suuntavektori on! Uudelleen: se on MIKKI nollasta poikkeava vektori, joka sijaitsee suoralla tai sen suuntainen.

Peruuttaa tason kolmen pisteen yhtälö ei ole enää niin triviaali, eikä tätä asiaa yleensä käsitellä kurssilla lukio. Mutta turhaan! Tämä tekniikka on elintärkeä, kun turvaudumme koordinaattimenetelmään monimutkaisten ongelmien ratkaisemiseksi. Oletan kuitenkin, että olet täynnä halua oppia jotain uutta? Lisäksi voit tehdä vaikutuksen opettajaasi yliopistossa, kun käy ilmi, että osaat jo käyttää tekniikkaa, jota yleensä opiskellaan analyyttisen geometrian kurssilla. Joten aloitetaan.

Tason yhtälö ei eroa liikaa tason suoran yhtälöstä, nimittäin sillä on muoto:

joitain lukuja (eivät kaikki ole nollia), mutta muuttujia, esimerkiksi: jne. Kuten näet, tason yhtälö ei ole kovin erilainen kuin suoran yhtälö (lineaarinen funktio). Muistatko kuitenkin, mitä väittelimme kanssasi? Sanoimme, että jos meillä on kolme pistettä, jotka eivät ole samalla suoralla, tason yhtälö voidaan rekonstruoida yksiselitteisesti niistä. Mutta miten? Yritän selittää sen sinulle.

Koska tasoyhtälö on:

Ja pisteet kuuluvat tähän tasoon, niin kun korvaamme kunkin pisteen koordinaatit tason yhtälöön, meidän pitäisi saada oikea identiteetti:

Näin ollen on tarpeen ratkaista kolme yhtälöä tuntemattomilla! Dilemma! Voit kuitenkin aina olettaa, että (tämän tekemiseksi sinun on jaettava:). Siten saamme kolme yhtälöä, joissa on kolme tuntematonta:

Emme kuitenkaan ratkaise tällaista järjestelmää, vaan kirjoitamme siitä seuraavan salaperäisen ilmaisun:

Kolmen annetun pisteen läpi kulkevan tason yhtälö

\[\left| (\begin(array)(*(20)(c))(x - (x_0))&((x_1) - (x_0))&((x_2) - (x_0))\\(y - (y_0) )&((y_1) - (y_0))&((y_2) - (y_0))\\(z - (z_0))&((z_1) - (z_0))&((z_2) - (z_0)) \end(array)) \right| = 0\]

Lopettaa! Mikä tämä on? Todella epätavallinen moduuli! Edessäsi olevalla esineellä ei kuitenkaan ole mitään tekemistä moduulin kanssa. Tätä objektia kutsutaan kolmannen asteen determinantiksi. Tästä lähtien, kun käsittelet koordinaattien menetelmää tasossa, kohtaat hyvin usein nämä samat tekijät. Mikä on kolmannen asteen determinantti? Kummallista kyllä, se on vain numero. On vielä ymmärrettävä, mitä tiettyä numeroa vertaamme determinanttiin.

Kirjoitetaan ensin kolmannen asteen determinantti lisää yleisnäkymä:

Missä on joitain numeroita. Lisäksi ensimmäisellä indeksillä tarkoitamme rivinumeroa ja indeksillä sarakkeen numeroa. Se tarkoittaa esimerkiksi, että tämä numero on toisen rivin ja kolmannen sarakkeen leikkauskohdassa. Laitetaan se päälle seuraava kysymys: kuinka tarkalleen aiomme laskea tällaisen determinantin? Eli mihin tiettyyn numeroon vertaamme sitä? Kolmannen asteen determinantille on olemassa heuristinen (visuaalinen) kolmisääntö, joka näyttää tältä:

1. Päälävistäjän elementtien tulo (vasemmasta yläkulmasta oikeaan alakulmaan) ensimmäisen kolmion muodostavien elementtien tulo "kohosuorassa" päälävistäjään nähden toisen kolmion muodostavien elementtien tulo "suoraan" kolmion kanssa päädiagonaali
2. Toissijaisen lävistäjän elementtien tulo (oikeasta yläkulmasta vasempaan alakulmaan) ensimmäisen kolmion muodostavien alkioiden tulo "suorassa" toissijaiseen diagonaaliin nähden toisen kolmion muodostavien elementtien tulo "kohosuuntaan" kolmion kanssa toissijainen diagonaali
3. Sitten se determinantti yhtä suuri kuin ero vaiheessa ja saadut arvot

Jos kirjoitamme tämän kaiken numeroina, saamme seuraavan lausekkeen:

Sinun ei kuitenkaan tarvitse muistaa laskentatapaa tässä muodossa, riittää, että pidät päässäsi kolmiot ja itse ajatus siitä, mikä laskee yhteen ja mitä siitä sitten vähennetään).

Havainnollistetaan kolmiomenetelmää esimerkillä:

1. Laske determinantti:

Selvitetään, mitä lisäämme ja mitä vähennämme:

Ehdot, jotka sisältävät plussan:

Tämä on päädiagonaali: elementtien tulo on yhtä suuri

Ensimmäinen kolmio, " kohtisuorassa päädiagonaaliin nähden: elementtien tulo on yhtä suuri

Toinen kolmio, " kohtisuorassa päädiagonaaliin nähden: elementtien tulo on yhtä suuri

Laske yhteen kolme numeroa:

Ehdot, joissa on miinus

Tämä on sivudiagonaali: elementtien tulo on yhtä suuri kuin

Ensimmäinen kolmio, "suorassa toissijaiseen lävistäjään nähden: elementtien tulo on yhtä suuri kuin

Toinen kolmio, " kohtisuorassa toissijaiseen lävistäjään nähden: elementtien tulo on yhtä suuri

Laske yhteen kolme numeroa:

Ainoa mitä on tehtävä, on vähentää "plus"-ehtojen summa "miinus"-termien summasta:

Täten,

Kuten näet, kolmannen asteen determinanttien laskennassa ei ole mitään monimutkaista tai yliluonnollista. On vain tärkeää muistaa kolmiot ja olla tekemättä aritmeettisia virheitä. Yritä nyt laskea se itse:

Tarkistamme:

1. Ensimmäinen kolmio, joka on kohtisuorassa päädiagonaaliin nähden:
2. Toinen kolmio, joka on kohtisuorassa päädiagonaaliin nähden:
3. Ehtojen summa plussalla:
4. Ensimmäinen kolmio, joka on kohtisuorassa toissijaiseen lävistäjään nähden:
5. Toinen kolmio, joka on kohtisuorassa sivudiagonaaliin nähden:
6. Ehtojen summa miinuksella:
7. Plussalla olevien ehtojen summa miinus miinuksella olevien termien summa:

Tässä on vielä pari tekijää, laske niiden arvot itse ja vertaa niitä vastauksiin:

Vastaukset:

No, menikö kaikki yhteen? Hienoa, sitten voit jatkaa! Jos on vaikeuksia, neuvoni on tämä: Internetissä on paljon ohjelmia determinantin laskemiseksi verkossa. Sinun tarvitsee vain keksiä oma determinanttisi, laskea se itse ja verrata sitä sitten ohjelman laskemiin. Ja niin edelleen, kunnes tulokset alkavat olla samat. Olen varma, että tämän hetken saapuminen ei kestä kauan!

Palataan nyt determinanttiin, jonka kirjoitin, kun puhuin yhtälöstä, joka kulkee kolmen läpi annettuja pisteitä:

Sinun tarvitsee vain laskea sen arvo suoraan (käyttäen kolmiomenetelmää) ja asettaa tulokseksi nolla. Luonnollisesti, koska nämä ovat muuttujia, saat jonkin niistä riippuvan lausekkeen. Juuri tämä lauseke on yhtälö tasolle, joka kulkee kolmen tietyn pisteen kautta, jotka eivät ole samalla suoralla!

Havainnollistetaan tätä yksinkertaisella esimerkillä:

1. Muodosta pisteiden läpi kulkevan tason yhtälö

Kokoamme determinantin näille kolmelle pisteelle:

Yksinkertaistetaan:

Nyt laskemme sen suoraan kolmiosäännön avulla:

\[(\left| (\begin(array)(*(20)(c))(x + 3)&2&6\\(y - 2)&0&1\\(z + 1)&5&0\end(array)) \ oikea| = \vasen((x + 3) \oikea) \cdot 0 \cdot 0 + 2 \cdot 1 \cdot \left((z + 1) \right) + \left((y - 2) \right) \cdot 5 \cdot 6 - )\]

Siten pisteiden läpi kulkevan tason yhtälö on:

Yritä nyt ratkaista yksi ongelma itse, ja sitten keskustelemme siitä:

2. Etsi pisteiden läpi kulkevan tason yhtälö

No, keskustellaan nyt ratkaisusta:

Luodaan determinantti:

Ja laske sen arvo:

Sitten tason yhtälöllä on muoto:

Tai vähentämällä saamme:

Nyt kaksi itsehillintätehtävää:

1. Muodosta kolmen pisteen läpi kulkevan tason yhtälö:

Vastaukset:

Menikö kaikki yhteen? Jälleen, jos on tiettyjä vaikeuksia, neuvoni on tämä: ota kolme pistettä päästäsi (suurella todennäköisyydellä ne eivät makaa samalla suoralla), rakenna taso niiden perusteella. Ja sitten tarkistat itsesi verkossa. Esimerkiksi sivustolla:

Mutta determinanttien avulla rakennamme paitsi tason yhtälön. Muista, että sanoin, että vektoreille ei ole määritelty vain pistetuloa. On myös vektorituote sekä sekatuote. Ja jos kahden vektorin skalaaritulo on luku, niin kahden vektorin vektoritulo on vektori, ja tämä vektori on kohtisuorassa annettuihin nähden:

Lisäksi sen moduuli tulee olemaan yhtä suuri kuin pinta-ala vektoreille rakennettu suunnikas. Tarvitsemme tätä vektoria laskeaksemme etäisyyden pisteestä suoraan. Kuinka voimme laskea vektorien vektoritulon ja jos niiden koordinaatit on annettu? Kolmannen asteen määrääjä tulee jälleen avuksemme. Ennen kuin siirryn vektoritulon laskenta-algoritmiin, minun on kuitenkin tehtävä pieni poikkeama.

Tämä poikkeama koskee kantavektoreita.

Ne on esitetty kaavamaisesti kuvassa:

Miksi luulet, että niitä kutsutaan perusarvoiksi? Tosiasia on, että :

Tai kuvassa:

Tämän kaavan pätevyys on ilmeinen, koska:

Vector taideteoksia

Nyt voin aloittaa cross-tuotteen esittelyn:

Kahden vektorin vektoritulo on vektori, joka lasketaan seuraavan säännön mukaan:

Annetaan nyt joitain esimerkkejä ristitulon laskemisesta:

Esimerkki 1: Etsi vektoreiden ristitulo:

Ratkaisu: Teen determinantin:

Ja lasken sen:

Nyt kun kirjoitan kantavektoreiden kautta, palaan tavalliseen vektorimerkintään:

Täten:

Kokeile nyt.

Valmis? Tarkistamme:

Ja perinteisesti kaksi valvontatehtävät:

1. Etsi seuraavien vektorien vektoritulo:
2. Etsi seuraavien vektorien vektoritulo:

Vastaukset:

Kolmen vektorin sekatulo

Viimeinen konstruktio, jonka tarvitsen, on kolmen vektorin sekatulo. Se, kuten skalaari, on luku. On kaksi tapaa laskea se. - determinantin kautta - sekatuotteen kautta.

Nimittäin, annetaan meille kolme vektoria:

Sitten kolmen vektorin sekatulo, jota merkitään, voidaan laskea seuraavasti:

1. - eli sekatulo on vektorin skalaaritulo ja kahden muun vektorin vektoritulo

Esimerkiksi kolmen vektorin sekatulo on:

Yritä laskea se itse käyttämällä vektorituloa ja varmista, että tulokset täsmäävät!

Ja jälleen kaksi esimerkkiä itsenäisistä ratkaisuista:

Vastaukset:

Koordinaattijärjestelmän valinta

No, nyt meillä on kaikki tarvittava tietopohja monimutkaisten stereometristen geometrian ongelmien ratkaisemiseksi. Ennen kuin siirryn suoraan esimerkkeihin ja algoritmeihin niiden ratkaisemiseksi, uskon kuitenkin, että on hyödyllistä pohtia seuraavaa kysymystä: kuinka tarkalleen valitse koordinaattijärjestelmä tietylle kuviolle. Loppujen lopuksi se on valinta suhteellinen sijainti Koordinaattijärjestelmät ja muodot avaruudessa ratkaisevat lopulta, kuinka hankalia laskelmat ovat.

Haluan muistuttaa, että tässä osiossa tarkastelemme seuraavia lukuja:

1. Suorakaiteen muotoinen suuntaissärmiö
2. Suora prisma (kolmio, kuusikulmainen...)
3. Pyramidi (kolmio, nelikulmainen)
4. Tetraedri (sama kuin kolmiopyramidi)

Suorakaiteen muotoiselle suuntaissärmiölle tai kuutiolle suosittelen seuraavaa rakennetta:

Eli asetan hahmon "nurkkaan". Kuutio ja laatikko ovat erittäin hyviä hahmoja. Heille voit aina helposti löytää sen kärkien koordinaatit. Esimerkiksi, jos (kuten kuvassa)

sitten kärkikoordinaatit ovat:

Sinun ei tietenkään tarvitse muistaa tätä, mutta on suositeltavaa muistaa, kuinka kuutio tai suorakaiteen muotoinen suuntaissärmiö on parasta sijoittaa.

Suora prisma

Prisma on haitallisempi hahmo. Se voidaan sijoittaa avaruuteen eri tavoin. Minusta kuitenkin hyväksyttävin vaihtoehto on seuraava:

Kolmisivuinen prisma:

Toisin sanoen asetamme yhden kolmion sivuista kokonaan akselille ja yksi kärkipisteistä osuu yhteen koordinaattien origon kanssa.

Kuusikulmainen prisma:

Eli yksi pisteistä osuu origon kanssa ja yksi sivuista on akselilla.

Nelikulmainen ja kuusikulmainen pyramidi:

Tilanne on samanlainen kuin kuutiossa: kohdistamme pohjan kaksi sivua koordinaattiakseleiden kanssa ja kohdistamme yhden pisteistä koordinaattien origon kanssa. Ainoa pieni vaikeus on pisteen koordinaattien laskeminen.

Kuusikulmaiselle pyramidille - sama kuin kuusikulmainen prisma. Päätehtävänä on jälleen löytää kärjen koordinaatit.

Tetraedri (kolmiopyramidi)

Tilanne on hyvin samanlainen kuin sen, jonka annoin kolmiomaiselle prismmalle: yksi kärki osuu origon kanssa, toinen sivu on koordinaattiakselilla.

No, nyt sinä ja minä olemme vihdoin lähellä ongelmien ratkaisemista. Siitä, mitä sanoin aivan artikkelin alussa, voit tehdä seuraavan johtopäätöksen: useimmat C2-ongelmat on jaettu kahteen luokkaan: kulmaongelmat ja etäisyysongelmat. Ensin tarkastellaan kulman löytämisen ongelmia. Ne puolestaan ​​jaetaan seuraaviin luokkiin (monimutkaisuuden kasvaessa):

Ongelmia kulmien löytämisessä

1. Kahden suoran välisen kulman löytäminen
2. Kahden tason välisen kulman löytäminen

Tarkastellaan näitä ongelmia peräkkäin: aloitetaan etsimällä kahden suoran välinen kulma. No, muista, emmekö sinä ja minä ole ratkaisseet samanlaisia ​​esimerkkejä aiemmin? Muistatko, meillä oli jo jotain samanlaista... Etsimme kahden vektorin välistä kulmaa. Muistutan teitä, jos annetaan kaksi vektoria: ja, niin niiden välinen kulma saadaan suhteesta:

Nyt tavoitteenamme on löytää kulma kahden suoran välillä. Siirrytään "litteään kuvaan":

Kuinka monta kulmaa saamme, kun kaksi suoraa leikkaavat? Vain muutama asia. On totta, että vain kaksi niistä ei ole samanarvoisia, kun taas toiset ovat pystysuorassa suhteessa niihin (ja siksi yhtenevät niiden kanssa). Joten mikä kulma meidän tulisi harkita kahden suoran välistä kulmaa: vai? Tässä sääntö on: kahden suoran välinen kulma on aina enintään astetta. Toisin sanoen kahdesta kulmasta valitaan aina kulman, jolla on pienin astemitta. Eli tässä kuvassa kahden viivan välinen kulma on yhtä suuri. Jotta ei joka kerta vaivauduttaisi etsimään kahdesta kulmasta pienintä, ovelat matemaatikot ehdottivat moduulin käyttöä. Siten kahden suoran välinen kulma määritetään kaavalla:

Sinulla, tarkkaavaisena lukijana, olisi pitänyt kysyä: mistä oikein saamme nämä luvut, joita tarvitsemme kulman kosinin laskemiseen? Vastaus: otamme ne viivojen suuntavektoreista! Siten algoritmi kahden suoran välisen kulman löytämiseksi on seuraava:

1. Käytämme kaavaa 1.

Tai tarkemmin:

1. Etsimme ensimmäisen suoran suuntavektorin koordinaatteja
2. Etsimme toisen suoran suuntavektorin koordinaatteja
3. Laskemme niiden skalaaritulon moduulin
4. Etsimme ensimmäisen vektorin pituutta
5. Etsimme toisen vektorin pituutta
6. Kerro pisteen 4 tulokset pisteen 5 tuloksilla
7. Jaamme pisteen 3 tuloksen pisteen 6 tuloksella. Saamme viivojen välisen kulman kosinin
8. Jos tämä tulos voit laskea kulman tarkasti, etsiä sitä
9. Muuten kirjoitetaan arckosinin kautta

No, nyt on aika siirtyä ongelmiin: esittelen kahden ensimmäisen ratkaisun yksityiskohtaisesti, esitän ratkaisun toiseen lyhyesti, ja kahteen viimeiseen ongelmaan annan vain vastaukset; sinun on suoritettava kaikki laskelmat itse.

Tehtävät:

1. Etsi oikeanpuoleisesta tet-ra-ed-resta kulma tet-ra-ed-ra:n korkeuden ja keskisivun välillä.

2. Oikeassa kuuden kulman pi-ra-mi-dessa sata os-no-va-niyaa ovat yhtä suuret ja sivureunat ovat yhtä suuret, etsi viivojen välinen kulma ja.

3. Oikean nelihiilen pi-ra-mi-dy:n kaikkien reunojen pituudet ovat keskenään yhtä suuret. Etsi suorien viivojen välinen kulma ja jos leikkauksesta - olet annetulla pi-ra-mi-dyllä, piste on se-re-di- sen bo-co- second kylkiluoissa

4. Kuution reunassa on piste niin, että Etsi suorien viivojen välinen kulma ja

5. Piste - kuution reunoilla Etsi suorien viivojen välinen kulma ja.

Ei ole sattumaa, että olen järjestänyt tehtävät tähän järjestykseen. Vaikka et ole vielä alkanut navigoida koordinaattimenetelmällä, analysoin itse "ongelmallisimmat" luvut ja jätän sinut käsittelemään yksinkertaisinta kuutiota! Vähitellen sinun on opittava työskentelemään kaikkien hahmojen kanssa; lisään tehtävien monimutkaisuutta aiheesta toiseen.

Aloitetaan ongelmien ratkaiseminen:

1. Piirrä tetraedri, aseta se koordinaattijärjestelmään kuten aiemmin ehdotin. Koska tetraedri on säännöllinen, kaikki sen pinnat (mukaan lukien kanta) ovat säännölliset kolmiot. Koska meille ei ole annettu sivun pituutta, voin pitää sen yhtä suurena. Luulen, että ymmärrät, että kulma ei itse asiassa riipu siitä, kuinka paljon tetraedrimme on "venynyt"?. Piirrän myös korkeuden ja mediaanin tetraedriin. Matkan varrella piirrän sen pohjan (se on myös hyödyllinen meille).

Minun täytyy löytää kulma ja välillä. Mitä me tiedämme? Tiedämme vain pisteen koordinaatit. Tämä tarkoittaa, että meidän on löydettävä pisteiden koordinaatit. Nyt ajattelemme: piste on kolmion korkeuksien (tai puolittajien tai mediaanien) leikkauspiste. Ja piste on korotettu kohta. Piste on segmentin keskikohta. Sitten meidän on lopulta löydettävä: pisteiden koordinaatit: .

Aloitetaan yksinkertaisimmasta: pisteen koordinaateista. Katso kuvaa: On selvää, että pisteen applikaatio on yhtä suuri kuin nolla (piste sijaitsee tasossa). Sen ordinaatti on yhtä suuri (koska se on mediaani). Sen abskissa on vaikeampi löytää. Tämä on kuitenkin helppo tehdä Pythagoraan lauseen perusteella: Tarkastellaan kolmiota. Sen hypotenuusa on yhtä suuri ja yksi sen jaloista on yhtä suuri.

Lopulta meillä on:

Etsitään nyt pisteen koordinaatit. On selvää, että sen aplikaatti on jälleen yhtä suuri kuin nolla ja sen ordinaatta on sama kuin pisteen, toisin sanoen. Etsitään sen abskissa. Tämä tehdään melko triviaalisti, jos sen muistat tasasivuisen kolmion korkeudet leikkauspisteen mukaan jaetaan suhteessa ylhäältä laskettuna. Koska: , niin pisteen vaadittu abskissa, joka on yhtä suuri kuin janan pituus, on yhtä suuri kuin: . Siten pisteen koordinaatit ovat:

Etsitään pisteen koordinaatit. On selvää, että sen abskissa ja ordinaatit ovat samat kuin pisteen abskissa ja ordinaatta. Ja sovellus on yhtä suuri kuin segmentin pituus. - tämä on yksi kolmion jaloista. Kolmion hypotenuusa on segmentti - jalka. Sitä haetaan syistä, jotka olen korostanut lihavoidulla:

Piste on segmentin keskikohta. Sitten meidän on muistettava janan keskipisteen koordinaattien kaava:

Siinä kaikki, nyt voimme etsiä suuntavektorien koordinaatit:

No, kaikki on valmis: korvaamme kaikki tiedot kaavaan:

Täten,

Vastaus:

Sinun ei pitäisi pelätä tällaisia ​​"pelottavia" vastauksia: C2-tehtävissä tämä on yleinen käytäntö. Olisin mieluummin yllättynyt "kauniista" vastauksesta tässä osassa. Lisäksi, kuten huomasit, en käytännössä turvautunut mihinkään muuhun kuin Pythagoraan lauseeseen ja tasasivuisen kolmion korkeuksien ominaisuuteen. Toisin sanoen stereometrisen ongelman ratkaisemiseksi käytin mahdollisimman vähän stereometriaa. Hyöty tässä on osittain "sammutettu" melko hankalia laskelmia. Mutta ne ovat melko algoritmisia!

2. Kuvataan säännöllinen kuusikulmainen pyramidi koordinaattijärjestelmän kanssa sekä sen kanta:

Meidän on löydettävä kulma viivojen ja välillä. Siten tehtävämme on löytää pisteiden koordinaatit: . Löydämme kolmen viimeisen koordinaatit pienen piirustuksen avulla, ja löydämme kärjen koordinaatin pisteen koordinaatin kautta. Töitä on paljon, mutta meidän on aloitettava!

a) Koordinaatti: on selvää, että sen aplikaatti ja ordinaatit ovat nolla. Etsitään abskissa. Harkitse tätä varten suorakulmaista kolmiota. Valitettavasti siinä tunnemme vain hypotenuusan, joka on yhtä suuri. Yritämme löytää jalan (sillä on selvää, että jalan kaksinkertainen pituus antaa meille pisteen abskissan). Kuinka voimme etsiä sitä? Muistakaamme, millainen hahmo meillä on pyramidin juurella? Tämä on tavallinen kuusikulmio. Mitä se tarkoittaa? Tämä tarkoittaa, että kaikki sivut ja kaikki kulmat ovat yhtä suuret. Meidän on löydettävä yksi tällainen kulma. Mitään ideoita? Ideoita on paljon, mutta kaava on olemassa:

Säännöllisen n-kulmion kulmien summa on .

Näin ollen säännöllisen kuusikulmion kulmien summa on yhtä suuri kuin asteet. Sitten jokainen kulmista on yhtä suuri:

Katsotaanpa kuvaa uudestaan. On selvää, että segmentti on kulman puolittaja. Tällöin kulma on yhtä suuri kuin asteet. Sitten:

Mistä sitten.

Siten sillä on koordinaatit

b) Nyt voimme helposti löytää pisteen koordinaatin: .

c) Etsi pisteen koordinaatit. Koska sen abskissa on sama kuin segmentin pituus, se on yhtä suuri. Ordinaatin löytäminen ei myöskään ole kovin vaikeaa: jos yhdistämme pisteet ja nimetään suoran leikkauspisteeksi esimerkiksi . (tee se itse yksinkertainen rakenne). Tällöin pisteen B ordinaatta on yhtä suuri kuin janojen pituuksien summa. Katsotaanpa kolmiota uudelleen. Sitten

Sitten alkaen Siitä pisteellä on koordinaatit

d) Etsitään nyt pisteen koordinaatit. Tarkastele suorakulmiota ja todista, että pisteen koordinaatit ovat:

e) Vielä on löydettävä kärjen koordinaatit. On selvää, että sen abskissa ja ordinaatit ovat samat kuin pisteen abskissa ja ordinaatta. Etsitään sovellus. Siitä lähtien. Harkitse suorakulmaista kolmiota. Ongelman ehtojen mukaan sivureuna. Tämä on kolmioni hypotenuusa. Silloin pyramidin korkeus on jalka.

Sitten pisteellä on koordinaatit:

No, siinä se, minulla on koordinaatit kaikista minua kiinnostavista pisteistä. Etsin suorien viivojen suuntavektorien koordinaatteja:

Etsimme näiden vektorien välistä kulmaa:

Vastaus:

Jälleen kerran, tämän ongelman ratkaisemisessa en käyttänyt muita kehittyneitä tekniikoita kuin säännöllisen n-kulmion kulmien summan kaavaa sekä suorakulmaisen kolmion kosinin ja sinin määritelmää.

3. Koska meille ei taaskaan ole annettu pyramidin reunojen pituuksia, pidän niitä yhtä suurena kuin yksi. Siten, koska KAIKKI reunat, eivät vain sivut, ovat yhtä suuret toistensa kanssa, niin pyramidin ja minun pohjassa on neliö, ja sivupinnat- säännölliset kolmiot. Piirretään tällainen pyramidi, samoin kuin sen kanta tasolle, huomioimalla kaikki ongelman tekstissä annetut tiedot:

Etsimme kulmaa ja välillä. Teen hyvin lyhyitä laskelmia, kun etsin pisteiden koordinaatteja. Sinun on "selvitettävä" ne:

b) - segmentin keskikohta. Sen koordinaatit:

c) Löydän kolmion janan pituuden Pythagoraan lauseen avulla. Löydän sen käyttämällä Pythagoraan lausetta kolmiossa.

Koordinaatit:

d) - segmentin keskikohta. Sen koordinaatit ovat

e) Vektorikoordinaatit

f) Vektorikoordinaatit

g) Kulman etsiminen:

Kuutio on yksinkertaisin hahmo. Olen varma, että selvität sen itse. Vastaukset tehtäviin 4 ja 5 ovat seuraavat:

Suoran ja tason välisen kulman löytäminen

No, yksinkertaisten pulmien aika on ohi! Nyt esimerkit ovat vielä monimutkaisempia. Suoran ja tason välisen kulman löytämiseksi toimimme seuraavasti:

1. Rakennamme tason yhtälön kolmen pisteen avulla
   ,
   käyttämällä kolmannen asteen determinanttia.
2. Kahta pistettä käyttämällä etsimme suoran suuntavektorin koordinaatit:
3. Käytämme kaavaa suoran ja tason välisen kulman laskemiseen:

Kuten näet, tämä kaava on hyvin samanlainen kuin kaava, jota käytimme kahden suoran välisten kulmien löytämiseen. Oikean puolen rakenne on yksinkertaisesti sama, ja vasemmalta etsitään nyt siniä, ei kosinia kuten ennen. No, yksi ilkeä toiminta lisättiin - koneen yhtälön etsiminen.

Älä viivyttele ratkaisuesimerkkejä:

1. Pää-mutta-va-ni-em-suora prisma-olemme yhtäläisten ja köyhien kolmio. Etsi suoran ja tason välinen kulma

2. Suorakaiteen muotoisesta par-ral-le-le-pi-pe-desta lännestä Etsi suoran ja tason välinen kulma

3. Oikeassa kuusikulmaisessa prismassa kaikki reunat ovat yhtä suuret. Etsi suoran ja tason välinen kulma.

4. Oikeanpuoleisesta kolmiomaisesta pi-ra-mi-desta tunnettujen kylkien os-no-va-ni-emillä Etsi kulma, ob-ra-zo-van -tasainen pohjalta ja suora, joka kulkee harmaan läpi kylkiluut ja

5. Suoran nelikulmaisen pi-ra-mi-dy:n, jossa on kärki, kaikkien reunojen pituudet ovat yhtä suuret. Etsi suoran ja tason välinen kulma, jos piste on pi-ra-mi-dy:n reunan puolella.

Jälleen ratkaisen kaksi ensimmäistä ongelmaa yksityiskohtaisesti, kolmannen lyhyesti ja jätän kaksi viimeistä sinun ratkaistavaksesi. Lisäksi olet jo joutunut käsittelemään kolmio- ja nelikulmaiset pyramidit, mutta prismoilla - ei vielä.

Ratkaisut:

1. Kuvataan prisma ja sen kanta. Yhdistetään se koordinaattijärjestelmään ja merkitään kaikki tiedot, jotka on annettu ongelmalausekkeessa:

Pyydän anteeksi mittasuhteiden noudattamatta jättämistä, mutta ongelman ratkaisemiseksi tämä ei itse asiassa ole niin tärkeää. Kone on yksinkertaisesti prismani "takaseinä". Riittää, kun yksinkertaisesti arvaat, että tällaisen tason yhtälöllä on muoto:

Tämä voidaan kuitenkin näyttää suoraan:

Valitaan mielivaltaiset kolme pistettä tällä tasolla: esimerkiksi .

Luodaan tason yhtälö:

Harjoitusta sinulle: laske tämä determinantti itse. onnistuitko? Sitten tason yhtälö näyttää tältä:

Tai yksinkertaisesti

Täten,

Esimerkin ratkaisemiseksi minun on löydettävä suoran suuntavektorin koordinaatit. Koska piste osuu koordinaattien alkupisteeseen, vektorin koordinaatit ovat yksinkertaisesti samat kuin pisteen koordinaatit. Tätä varten etsimme ensin pisteen koordinaatit.

Voit tehdä tämän harkitsemalla kolmiota. Piirretään korkeus (tunnetaan myös nimellä mediaani ja puolittaja) kärjestä. Koska pisteen ordinaatta on yhtä suuri kuin. Tämän pisteen abskissan löytämiseksi meidän on laskettava segmentin pituus. Pythagoraan lauseen mukaan meillä on:

Sitten pisteellä on koordinaatit:

Piste on "kohotettu" piste:

Sitten vektorin koordinaatit ovat:

Vastaus:

Kuten näet, tällaisten ongelmien ratkaisemisessa ei ole mitään pohjimmiltaan vaikeaa. Itse asiassa prosessia yksinkertaistaa hieman enemmän hahmon, kuten prisman, "suoraisuus". Siirrytään nyt seuraavaan esimerkkiin:

2. Piirrä suuntaissärmiö, piirrä siihen taso ja suora viiva sekä piirrä myös sen alapohja erikseen:

Ensin löydämme tason yhtälön: Siinä olevan kolmen pisteen koordinaatit:

(kaksi ensimmäistä koordinaattia saadaan ilmeisellä tavalla, ja viimeinen koordinaatti löytyy helposti kuvasta pisteestä). Sitten muodostamme tason yhtälön:

Laskemme:

Etsimme ohjaavan vektorin koordinaatteja: On selvää, että sen koordinaatit ovat samat kuin pisteen koordinaatit, eikö niin? Kuinka löytää koordinaatit? Nämä ovat pisteen koordinaatit, nostettuna sovellusakselia pitkin yhdellä! . Sitten etsimme haluttua kulmaa:

Vastaus:

3. Piirrä säännöllinen kuusikulmainen pyramidi ja sitten taso ja suora viiva siihen.

Tässä on jopa ongelmallista piirtää taso, puhumattakaan tämän ongelman ratkaisemisesta, mutta koordinaattimenetelmällä ei ole väliä! Sen monipuolisuus on sen tärkein etu!

Kone kulkee kolmen pisteen läpi: . Etsimme heidän koordinaattejaan:

1) . Selvitä itse kahden viimeisen pisteen koordinaatit. Sinun on ratkaistava kuusikulmainen pyramidiongelma tätä varten!

2) Rakennamme tason yhtälön:

Etsimme vektorin koordinaatteja: . (Katso kolmiopyramidiongelma uudelleen!)

3) Kulman etsiminen:

Vastaus:

Kuten näette, näissä tehtävissä ei ole mitään yliluonnollisen vaikeaa. Sinun täytyy vain olla erittäin varovainen juurien kanssa. Annan vastaukset vain kahteen viimeiseen ongelmaan:

Kuten näette, ongelmanratkaisutekniikka on kaikkialla sama: päätehtävänä on löytää kärkien koordinaatit ja korvata ne tietyillä kaavoilla. Meidän on vielä pohdittava vielä yhtä kulmien laskemisen ongelmaluokkaa, nimittäin:

Kahden tason välisten kulmien laskeminen

Ratkaisualgoritmi on seuraava:

1. Kolmelle pisteelle etsimme ensimmäisen tason yhtälöä:
2. Muille kolmelle pisteelle etsimme toisen tason yhtälöä:
3. Käytämme kaavaa:

Kuten näet, kaava on hyvin samanlainen kuin kaksi edellistä, joiden avulla etsimme kulmia suorien viivojen ja suoran ja tason välillä. Sinun ei siis ole vaikea muistaa tätä. Siirrytään tehtävien analysointiin:

1. Oikean kolmioprisman pohjan sivu on yhtä suuri ja sivupinnan halkaisija on yhtä suuri. Etsi kulma tason ja prisman akselin tason välillä.

2. Etsi oikeasta nelikulmaisesta pi-ra-mi-desta, jonka kaikki reunat ovat yhtä suuret, tason ja tasoluun välisen kulman sini, joka kulkee pisteen per-pen-di-ku- kautta. valehtelu-mutta suoraa.

3. Tavallisessa nelikulmaisessa prismassa pohjan sivut ovat yhtä suuret ja sivureunat yhtä suuret. On piste reunalla from-me-che-on niin, että. Etsi tasojen välinen kulma ja

4. Suorassa nelikulmaisessa prismassa pohjan sivut ovat yhtä suuret ja sivureunat yhtä suuret. Pisteen reunalla on piste niin, että Etsi tasojen ja välinen kulma.

5. Etsi kuutiosta tasojen ja välisen kulman kosinus

Ongelmaratkaisut:

1. Piirrän oikean (pohjassa on tasasivuinen kolmio) Kolmisivuinen prisma ja merkitse siihen tasot, jotka esiintyvät tehtävänlausunnossa:

Meidän on löydettävä kahden tason yhtälöt: Kantayhtälö on triviaali: voit muodostaa vastaavan determinantin käyttämällä kolmea pistettä, mutta minä kirjoitan yhtälön heti:

Etsitään nyt yhtälö Pisteellä on koordinaatit Piste - Koska on kolmion mediaani ja korkeus, se on helppo löytää käyttämällä kolmion Pythagoraan lausetta. Sitten pisteellä on koordinaatit: Etsitään pisteen aplikaatti. Tarkastellaan tätä varten suorakulmaista kolmiota

Sitten saadaan seuraavat koordinaatit: Muodostamme tason yhtälön.

Laskemme tasojen välisen kulman:

Vastaus:

2. Piirustuksen tekeminen:

Vaikeinta on ymmärtää, millainen salaperäinen taso tämä on, joka kulkee kohtisuorassa pisteen läpi. No, pääasia on, mikä se on? Pääasia on tarkkaavaisuus! Itse asiassa viiva on kohtisuorassa. Suora on myös kohtisuorassa. Sitten näiden kahden viivan läpi kulkeva taso on kohtisuorassa linjaan nähden ja muuten kulkee pisteen läpi. Tämä taso kulkee myös pyramidin huipulta. Sitten haluttu kone - Ja kone on jo annettu meille. Etsimme pisteiden koordinaatteja.

Löydämme pisteen koordinaatin pisteen kautta. Pienestä kuvasta on helppo päätellä, että pisteen koordinaatit ovat seuraavat: Mitä on vielä löydettävä pyramidin huipun koordinaattien löytämiseksi? Sinun on myös laskettava sen korkeus. Tämä tehdään käyttämällä samaa Pythagoraan lausetta: todista ensin se (triviaalisti pienistä kolmioista, jotka muodostavat neliön tyvestä). Ehdoista lähtien meillä on:

Nyt kaikki on valmis: kärkikoordinaatit:

Muodostamme tason yhtälön:

Olet jo determinanttien laskennan asiantuntija. Saat helposti:

Tai muuten (jos kerromme molemmat osat kahden juurella)

Etsitään nyt tason yhtälö:

(Et ole unohtanut kuinka saamme tason yhtälön, eikö? Jos et ymmärrä mistä tämä miinus yksi tuli, niin palaa tason yhtälön määritelmään! Se vain kävi aina ennen sitä koneeni kuului koordinaattien alkupisteeseen!)

Laskemme determinantin:

(Saatat huomata, että tason yhtälö osuu yhteen pisteiden läpi kulkevan suoran yhtälön kanssa ja! Mieti miksi!)

Lasketaan nyt kulma:

Meidän on löydettävä sini:

Vastaus:

3. Hankala kysymys: mikä sinun mielestäsi on suorakaiteen muotoinen prisma? Tämä on vain suuntaissärmiö, jonka tiedät hyvin! Tehdään piirustus heti! Pohjaa ei tarvitse edes kuvata erikseen; siitä ei ole tässä mitään hyötyä:

Taso, kuten aiemmin totesimme, on kirjoitettu yhtälön muodossa:

Luodaan nyt lentokone

Luomme välittömästi tason yhtälön:

Etsitkö kulmaa:

Nyt vastaukset kahteen viimeiseen ongelmaan:

No, nyt on aika pitää pieni tauko, koska sinä ja minä olemme mahtavia ja olemme tehneet hienoa työtä!

Koordinaatit ja vektorit. Edistynyt taso

Tässä artikkelissa keskustelemme kanssasi toisesta luokan tehtävistä, jotka voidaan ratkaista koordinaattimenetelmällä: etäisyyslaskentatehtävät. Tarkastelemme nimittäin seuraavia tapauksia:

1. Leikkaavien viivojen välisen etäisyyden laskeminen.

Olen tilannut nämä tehtävät kasvavan vaikeusasteen mukaan. Se osoittautuu helpoimmaksi löytää etäisyys pisteestä tasoon, ja vaikein asia on löytää risteyslinjojen välinen etäisyys. Vaikka mikään ei tietenkään ole mahdotonta! Älkäämme viivyttelkö ja jatkakaamme heti ensimmäisen luokan ongelmien pohtimista:

Etäisyyden laskeminen pisteestä tasoon

Mitä tarvitsemme tämän ongelman ratkaisemiseksi?

1. Pistekoordinaatit

Joten heti kun saamme kaikki tarvittavat tiedot, käytämme kaavaa:

Sinun pitäisi jo tietää, kuinka rakennamme tason yhtälön edellisistä ongelmista, joista keskustelin viimeisessä osassa. Siirrytään suoraan tehtäviin. Kaava on seuraava: 1, 2 - autan sinua päättämään, ja yksityiskohtaisesti, 3, 4 - vain vastaus, suoritat ratkaisun itse ja vertaat. Aloitetaan!

Tehtävät:

1. Annettu kuutio. Kuution reunan pituus on Etsi etäisyys se-re-di-nasta leikkauksesta tasoon

2. Kun oikea neljän hiilen pi-ra-mi-yes, sivun puoli on yhtä suuri kuin kanta. Etsi etäisyys pisteestä tasoon, jossa - se-re-di-reunoilla.

3. Oikeassa kolmiomaisessa pi-ra-mi-dessa, jossa on os-no-va-ni-em, sivureuna on yhtä suuri ja sata-ro-on os-no-vania on yhtä suuri. Etsi etäisyys ylhäältä tasoon.

4. Oikeassa kuusikulmaisessa prismassa kaikki reunat ovat yhtä suuret. Etsi etäisyys pisteestä tasoon.

Ratkaisut:

1. Piirrä yksireunainen kuutio, muodosta segmentti ja taso, merkitse segmentin keskikohta kirjaimella

.

Aloitetaan ensin helposta: etsi pisteen koordinaatit. Siitä lähtien (muista segmentin keskikohdan koordinaatit!)

Nyt laadimme tason yhtälön kolmen pisteen avulla

\[\left| (\begin(array)(*(20)(c))x&0&1\\y&1&0\\z&1&1\end(array)) \right| = 0\]

Nyt voin alkaa etsiä etäisyyttä:

2. Aloitamme uudelleen piirustuksella, johon merkitsemme kaikki tiedot!

Pyramidille olisi hyödyllistä piirtää sen pohja erikseen.

Jopa se, että piirrän kuin kana tassullaan, ei estä meitä ratkaisemasta tätä ongelmaa helposti!

Nyt on helppo löytää pisteen koordinaatit

Koska pisteen koordinaatit, niin

2. Koska pisteen a koordinaatit ovat janan keskikohta, niin

Ilman ongelmia voimme löytää kahden tason koordinaatit lisää. Luomme tasolle yhtälön ja yksinkertaistamme sitä:

\[\left| (\left| (\begin(array)(*(20)(c))x&1&(\frac(3)(2))\\y&0&(\frac(3)(2))\\z&0&(\frac( (\sqrt 3 ))(2))\end(array)) \right|) \right| = 0\]

Koska pisteellä on koordinaatit: , laskemme etäisyyden:

Vastaus (erittäin harvinainen!):

No, keksitkö sen? Minusta näyttää siltä, ​​​​että kaikki täällä on yhtä teknistä kuin esimerkeissä, joita tarkastelimme edellisessä osassa. Joten olen varma, että jos olet oppinut tämän materiaalin, sinun ei ole vaikeaa ratkaista jäljellä olevat kaksi ongelmaa. Annan vain vastaukset:

Etäisyyden laskeminen suorasta tasoon

Itse asiassa tässä ei ole mitään uutta. Miten suora ja taso voidaan sijoittaa suhteessa toisiinsa? Niillä on vain yksi mahdollisuus: leikata tai suora on yhdensuuntainen tason kanssa. Mikä on mielestäsi etäisyys suorasta tasoon, jonka kanssa tämä suora leikkaa? Minusta tässä on selvää, että tällainen etäisyys on nolla. Ei kiinnostava tapaus.

Toinen tapaus on hankalampi: tässä etäisyys on jo nollasta poikkeava. Koska viiva on kuitenkin yhdensuuntainen tason kanssa, jokainen suoran piste on yhtä kaukana tästä tasosta:

Täten:

Tämä tarkoittaa, että tehtäväni on supistettu edelliseen: etsimme minkä tahansa suoran pisteen koordinaatteja, etsimme tason yhtälöä ja laskemme etäisyyden pisteestä tasoon. Itse asiassa tällaiset tehtävät ovat erittäin harvinaisia ​​yhtenäistetyssä valtionkokeessa. Onnistuin löytämään vain yhden ongelman, ja siinä olevat tiedot olivat sellaisia, että koordinaattimenetelmä ei ollut kovin soveltuva siihen!

Siirrytään nyt toiseen, paljon tärkeämpään ongelmaluokkaan:

Pisteen ja suoran etäisyyden laskeminen

Mitä me tarvitsemme?

1. Sen pisteen koordinaatit, josta etsimme etäisyyttä:

2. Minkä tahansa suoralla sijaitsevan pisteen koordinaatit

3. Suoran suuntavektorin koordinaatit

Mitä kaavaa käytämme?

Mitä tämän murtoluvun nimittäjä tarkoittaa, pitäisi olla sinulle selvää: tämä on suoran suuntausvektorin pituus. Tämä on erittäin hankala osoittaja! Lauseke tarkoittaa vektorien vektoritulon moduulia (pituutta) ja kuinka vektoritulo lasketaan, tutkimme työn edellisessä osassa. Päivitä tietosi, tarvitsemme sitä nyt kovasti!

Siten ongelmien ratkaisun algoritmi on seuraava:

1. Etsimme sen pisteen koordinaatteja, josta etsimme etäisyyttä:

2. Etsimme minkä tahansa pisteen koordinaatteja viivalla, johon etsimme etäisyyttä:

3. Rakenna vektori

4. Muodosta suoran suuntausvektori

5. Laske vektoritulo

6. Etsimme tuloksena olevan vektorin pituutta:

7. Laske etäisyys:

Meillä on paljon työtä tehtävänä, ja esimerkit ovat melko monimutkaisia! Keskitä nyt siis kaikki huomiosi!

1. Annettu suoran kolmion muotoinen pi-ra-mi-da, jossa on yläosa. Pi-ra-mi-dy:n perusteella sata-ro on yhtä suuri, sinä olet tasa-arvoinen. Etsi etäisyys harmaasta reunasta suoraan viivaan, jossa pisteet ja ovat harmaat reunat ja eläinlääketieteestä.

2. Ripojen pituudet ja suorakulma-no-go par-ral-le-le-pi-pe-da ovat vastaavasti yhtä suuret ja laske etäisyys ylhäältä suoraan

3. Oikeassa kuusikulmaisessa prismassa kaikki reunat ovat yhtä suuret, laske pisteen ja suoran välinen etäisyys

Ratkaisut:

1. Teemme siistin piirustuksen, johon merkitsemme kaikki tiedot:

Meillä on paljon työtä tehtävänä! Ensinnäkin haluaisin kuvailla sanoin, mitä etsimme ja missä järjestyksessä:

1. Pisteiden koordinaatit ja

2. Pistekoordinaatit

3. Pisteiden koordinaatit ja

4. Vektorien koordinaatit ja

5. Heidän ristiintulonsa

6. Vektorin pituus

7. Vektoritulon pituus

8. Etäisyys kohteesta kohteeseen

No, meillä on paljon työtä edessä! Mennään asiaan hihat käärittyinä!

1. Pyramidin korkeuden koordinaattien löytämiseksi meidän on tiedettävä pisteen koordinaatit. Sen aplikaatti on nolla ja sen ordinaatta on yhtä suuri kuin sen abskissa on yhtä suuri kuin janan pituus. Koska on pisteen korkeus tasasivuinen kolmio, se jaetaan suhteessa, laskettuna kärjestä, täältä. Lopulta saimme koordinaatit:

Pistekoordinaatit

2. - segmentin keskikohta

3. - segmentin keskikohta

Jakson keskipiste

4. Koordinaatit

Vektorikoordinaatit

5. Laske vektoritulo:

6. Vektorin pituus: Helpoin tapa korvata segmentti on kolmion keskiviiva, mikä tarkoittaa, että se on yhtä suuri kuin puolet kantasta. Niin.

7. Laske vektoritulon pituus:

8. Lopuksi löydämme etäisyyden:

Uh, siinä se! Sanon teille rehellisesti: ratkaisu tähän ongelmaan on perinteisiä menetelmiä(rakentamisen kautta), se olisi paljon nopeampi. Mutta tässä pelkistän kaiken valmiiksi algoritmiksi! Luulen, että ratkaisualgoritmi on sinulle selvä? Siksi pyydän sinua ratkaisemaan kaksi jäljellä olevaa ongelmaa itse. Verrataanko vastauksia?

Toistan vielä kerran: nämä ongelmat on helpompi (nopeampi) ratkaista rakenteiden avulla kuin turvautua koordinaattimenetelmä. Esitin tämän ratkaisumenetelmän vain näyttääkseni sinulle universaalin menetelmän, jonka avulla voit "ei rakentaa mitään loppuun".

Harkitse lopuksi viimeistä ongelmaluokkaa:

Leikkaavien viivojen välisen etäisyyden laskeminen

Tässä algoritmi ongelmien ratkaisemiseksi on samanlainen kuin edellinen. Mitä meillä on:

3. Mikä tahansa vektori, joka yhdistää ensimmäisen ja toisen rivin pisteet:

Kuinka löydämme rivien välisen etäisyyden?

Kaava on seuraava:

Osoittaja on sekatulon moduuli (esitimme sen edellisessä osassa), ja nimittäjä on, kuten edellisessä kaavassa (suorien suuntavektorien vektoritulon moduuli, etäisyys, jonka välillä me etsivät).

Muistutan sinua siitä

Sitten etäisyyden kaava voidaan kirjoittaa uudelleen muotoon:

Tämä on determinantti jaettuna determinantilla! Vaikka rehellisesti sanottuna minulla ei ole aikaa vitseille täällä! Tämä kaava on itse asiassa erittäin hankala ja johtaa melkoiseen monimutkaiset laskelmat. Jos olisin sinä, turvautuisin siihen vain viimeisenä keinona!

Yritetään ratkaista muutama ongelma yllä olevalla menetelmällä:

1. Etsi suorakulmaisesta kolmiomaisesta prismasta, jonka kaikki reunat ovat yhtä suuret, suorien ja välien etäisyys.

2. Kun on annettu suora kolmioprisma, pohjan kaikki reunat ovat yhtä suuria kuin rungon rivan läpi kulkeva leikkaus ja se-re-di-well -rivat ovat neliöitä. Etsi suorien viivojen välinen etäisyys ja

Minä päätän ensimmäisen, ja sen perusteella sinä päätät toisen!

1. Piirrän prisman ja merkitsen suoria viivoja ja

Pisteen C koordinaatit: sitten

Pistekoordinaatit

Vektorikoordinaatit

Pistekoordinaatit

Vektorikoordinaatit

Vektorikoordinaatit

\[\left((B,\overrightarrow (A(A_1)) \overrightarrow (B(C_1)) ) \right) = \left| (\begin(array)(*(20)(l))(\begin(array)(*(20)(c))0&1&0\end(array))\\(\begin(array)(*(20) (c))0&0&1\end(array))\\(\begin(array)(*(20)(c))(\frac((\sqrt 3 ))(2))&( - \frac(1) (2))&1\end(array))\end(array)) \right| = \frac((\sqrt 3 ))(2)\]

Laskemme vektoritulon vektorien ja välillä

\[\overrightarrow (A(A_1)) \cdot \overrightarrow (B(C_1)) = \left| \begin(arrow)(l)\begin(array)(*(20)(c))(\overrightarrow i )&(\overrightarrow j )&(\overrightarrow k )\end(array)\\\begin(arrow) )(*(20)(c))0&0&1\end(array)\\\begin(array)(*(20)(c))(\frac((\sqrt 3 ))(2))&( - \ frac(1)(2))&1\end(array)\end(array) \right| - \frac((\sqrt 3 ))(2)\overrightarrow k + \frac(1)(2)\overrightarrow i \]

Nyt laskemme sen pituuden:

Vastaus:

Yritä nyt suorittaa toinen tehtävä huolellisesti. Vastaus siihen on: .

Koordinaatit ja vektorit. Lyhyt kuvaus ja peruskaavat

Vektori on suunnattu segmentti. - vektorin alku, - vektorin loppu.
Vektoria merkitään tai.

Absoluuttinen arvo vektori - vektoria edustavan segmentin pituus. Merkitty nimellä.

Vektorikoordinaatit:

,
missä ovat vektorin \displaystyle a päät.

Vektorien summa: .

Vektorien tulo:

Vektorien pistetulo:

Oletetaan, että meidän on löydettävä yhtälö tasolle, joka kulkee kolmen tietyn pisteen kautta, jotka eivät ole samalla suoralla. Merkitsemällä niiden sädevektorit merkillä ja nykyistä sädevektoria saamme helposti vaaditun yhtälön vektorimuodossa. Itse asiassa vektorien on oltava samassa tasossa (ne kaikki sijaitsevat halutussa tasossa). Siksi näiden vektorien vektori-skalaaritulon on oltava nolla:

Tämä on kolmen tietyn pisteen läpi kulkevan tason yhtälö vektorimuodossa.

Siirtyessämme koordinaatteihin, saamme yhtälön koordinaatteina:

Jos kolme annettua pistettä olisi samalla suoralla, vektorit olisivat kollineaarisia. Siksi yhtälön (18) determinantin kahden viimeisen rivin vastaavat elementit olisivat verrannollisia ja determinantti olisi identtisesti yhtä suuri kuin nolla. Näin ollen yhtälö (18) tulisi identtiseksi kaikille x:n, y:n ja z:n arvoille. Geometrisesti tämä tarkoittaa, että jokaisen avaruuden pisteen läpi kulkee taso, jossa kolme annettua pistettä sijaitsevat.

Huomautus 1. Sama ongelma voidaan ratkaista ilman vektoreita.

Merkitään kolmen annetun pisteen koordinaatit, kirjoitamme minkä tahansa ensimmäisen pisteen läpi kulkevan tason yhtälön:

Halutun tason yhtälön saamiseksi on vaadittava, että yhtälö (17) täyttyy kahden muun pisteen koordinaateista:

Yhtälöistä (19) on tarpeen määrittää kahden kertoimen suhde kolmanteen ja syöttää löydetyt arvot yhtälöön (17).

Esimerkki 1. Kirjoita yhtälö pisteiden läpi kulkevalle tasolle.

Ensimmäisen näistä pisteistä läpi kulkevan tason yhtälö on:

Edellytykset tason (17) kulkemiselle kahden muun pisteen ja ensimmäisen pisteen kautta ovat:

Lisäämällä toisen yhtälön ensimmäiseen, löydämme:

Korvaamalla toisen yhtälön, saamme:

Korvaamalla yhtälöön (17) A:n, B:n, C:n sijaan 1, 5, -4 (niihin verrannolliset luvut), saadaan:

Esimerkki 2. Kirjoita yhtälö tasolle, joka kulkee pisteiden (0, 0, 0), (1, 1, 1), (2, 2, 2) kautta.

Minkä tahansa pisteen (0, 0, 0) läpi kulkevan tason yhtälö on]

Edellytykset tämän tason kulkemiselle pisteiden (1, 1, 1) ja (2, 2, 2) läpi ovat:

Pienentämällä toista yhtälöä kahdella, näemme, että kahden tuntemattoman määrittämiseksi on olemassa yksi yhtälö

Täältä saamme. Korvaamalla nyt tason arvon yhtälöön, löydämme:

Tämä on halutun tason yhtälö; se riippuu mielivaltaisesta

suuret B, C (eli suhteesta eli kolmen tietyn pisteen kautta kulkevia tasoja on ääretön määrä (kolme annettua pistettä ovat samalla suoralla).

Huomautus 2. Ongelma piirtää taso kolmen tietyn pisteen läpi, jotka eivät ole samalla suoralla, voidaan helposti ratkaista yleisessä muodossa, jos käytämme determinantteja. Itse asiassa, koska yhtälöissä (17) ja (19) kertoimet A, B, C eivät voi olla yhtä aikaa yhtä suuret kuin nolla, niin nämä yhtälöt ovat homogeeninen järjestelmä kolmella tuntemattomalla A, B, C kirjoitamme välttämättömän ja riittävän ehdon tämän järjestelmän nollasta poikkeavan ratkaisun olemassaololle (osa 1, luku VI, § 6):

Kun tämä determinantti on laajennettu ensimmäisen rivin alkioihin, saadaan ensimmäisen asteen yhtälö nykyisten koordinaattien suhteen, joka täyttyy erityisesti kolmen annetun pisteen koordinaateista.

Voit myös varmistaa tämän jälkimmäisen suoraan korvaamalla minkä tahansa näiden pisteiden koordinaatit pisteen sijasta. Vasemmalle puolelle saadaan determinantti, jossa joko ensimmäisen rivin alkiot ovat nollia tai kaksi identtistä riviä. Näin ollen muotoiltu yhtälö edustaa tasoa, joka kulkee kolmen annetun pisteen läpi.

Tämän materiaalin puitteissa analysoimme kuinka löytää tason yhtälö, jos tiedämme sen kolmen eri pisteen koordinaatit, jotka eivät ole yhdellä suoralla. Tätä varten meidän on muistettava, mikä on suorakaiteen muotoinen koordinaattijärjestelmä kolmiulotteisessa avaruudessa. Ensin esittelemme tämän yhtälön perusperiaatteen ja näytämme, kuinka sitä käytetään tiettyjen ongelmien ratkaisemisessa.

Yandex.RTB R-A-339285-1

Aluksi meidän on muistettava yksi aksiooma, joka kuulostaa tältä:

Määritelmä 1

Jos kolme pistettä eivät ole yhteensopivia toistensa kanssa eivätkä ole yhdellä suoralla, niin kolmiulotteisessa avaruudessa vain yksi taso kulkee niiden läpi.

Toisin sanoen, jos meillä on kolme erilaista pistettä, joiden koordinaatit eivät täsmää ja joita ei voida yhdistää suoralla, voimme määrittää sen läpi kulkevan tason.

Oletetaan, että meillä on suorakaiteen muotoinen koordinaattijärjestelmä. Merkitään se O x y z. Se sisältää kolme pistettä M, joiden koordinaatit ovat M 1 (x 1, y 1, z 1) , M 2 (x 2 , y 2 , z 2) , M 3 (x 3 , y 3 , z 3), joita ei voida yhdistää suoraan linja. Näiden ehtojen perusteella voimme kirjoittaa tarvitsemamme tason yhtälön. Tämän ongelman ratkaisemiseksi on kaksi lähestymistapaa.

1. Ensimmäinen lähestymistapa käyttää yleistä tasoyhtälöä. Kirjainmuodossa se kirjoitetaan seuraavasti: A (x - x 1) + B (y - y 1) + C (z - z 1) = 0. Sen avulla voit asettaa suorakaiteen muotoiseen koordinaattijärjestelmään tietyn tason alfan, joka kulkee ensimmäisen annetun pisteen M 1 (x 1 , y 1 , z 1) kautta. Osoittautuu, että normaalitasovektorilla α on koordinaatit A , B , C .

Sanan N määritelmä

Kun tiedämme normaalivektorin koordinaatit ja sen pisteen koordinaatit, jonka läpi taso kulkee, voimme kirjoittaa muistiin tämän tason yleisen yhtälön.

Tästä jatketaan eteenpäin.

Näin ollen meillä on tehtävän ehtojen mukaan halutun pisteen koordinaatit (jopa kolme), jonka läpi taso kulkee. Yhtälön löytämiseksi sinun on laskettava sen normaalivektorin koordinaatit. Merkitään se n → .

Muistakaamme sääntö: mikä tahansa tietyn tason nollasta poikkeava vektori on kohtisuorassa saman tason normaalivektoria vastaan. Sitten on, että n → on kohtisuorassa alkuperäisistä pisteistä M 1 M 2 → ja M 1 M 3 → muodostuviin vektoreihin nähden. Tällöin voidaan merkitä n → vektorituloksi muotoa M 1 M 2 → · M 1 M 3 → .

Koska M 1 M 2 → = (x 2 - x 1, y 2 - y 1, z 2 - z 1) ja M 1 M 3 → = x 3 - x 1, y 3 - y 1, z 3 - z 1 (todisteet näistä yhtälöistä annetaan artikkelissa, joka on omistettu vektorin koordinaattien laskemiseen pisteiden koordinaateista), niin käy ilmi, että:

n → = M 1 M 2 → × M 1 M 3 → = i → j → k → x 2 - x 1 y 2 - y 1 z 2 - z 1 x 3 - x 1 y 3 - y 1 z 3 - z 1

Jos laskemme determinantin, saamme tarvitsemamme normaalivektorin n → koordinaatit. Nyt voimme kirjoittaa ylös yhtälön, jonka tarvitsemme tasolle, joka kulkee kolmen annetun pisteen kautta.

2. Toinen tapa löytää yhtälö, joka kulkee M 1 (x 1, y 1, z 1), M 2 (x 2, y 2, z 2), M 3 (x 3, y 3, z 3), perustuu sellaiseen käsitteeseen kuin vektoreiden samantasoisuus.

Jos meillä on joukko pisteitä M (x, y, z), niin suorakaiteen muotoisessa koordinaattijärjestelmässä ne määrittelevät tason annetuille pisteille M 1 (x 1, y 1, z 1), M 2 (x 2, y 2) , z 2 ) , M 3 (x 3 , y 3 , z 3 ) vain siinä tapauksessa, kun vektorit M 1 M → = (x - x 1 , y - y 1 , z - z 1) , M 1 M 2 → = ( ​​x 2 - x 1 , y 2 - y 1 , z 2 - z 1) ja M 1 M 3  → = (x 3 - x 1, y 3 - y 1, z 3 - z 1) ovat samantasoisia .

Kaaviossa se näyttää tältä:

Tämä tarkoittaa, että vektorien M 1 M → , M 1 M 2 → , M 1 M 3 → sekatulo on yhtä suuri kuin nolla: M 1 M → · M 1 M 2 → · M 1 M 3 → = 0 , koska tämä on samantasoisuuden pääehto: M 1 M → = (x - x 1, y - y 1, z - z 1), M 1 M 2 → = (x 2 - x 1, y 2 - y 1 , z2-z1) ja M1M3 → = (x 3 - x 1, y 3 - y 1, z3 - z 1).

Kirjoitetaan saatu yhtälö koordinaattimuotoon:

Kun olemme laskeneet determinantin, voimme saada tasoyhtälön, jota tarvitsemme kolmelle pisteelle, jotka eivät ole samalla suoralla M 1 (x 1, y 1, z 1), M 2 (x 2, y 2, z 2 ), M3 (x3, y3, z3).

Tuloksena olevasta yhtälöstä voit siirtyä tason yhtälöön segmenteissä tai tason normaaliyhtälöön, jos tehtävän ehdot niin vaativat.

Seuraavassa kappaleessa annamme esimerkkejä siitä, kuinka esittämiämme lähestymistapoja toteutetaan käytännössä.

Esimerkkejä ongelmista 3 pisteen läpi kulkevan tason yhtälön muodostamiseksi

Aiemmin tunnistimme kaksi lähestymistapaa, joita voidaan käyttää halutun yhtälön löytämiseen. Katsotaanpa, miten niitä käytetään ongelmanratkaisussa ja milloin kukin niistä kannattaa valita.

Esimerkki 1

On kolme pistettä, jotka eivät ole samalla viivalla, ja niiden koordinaatit M 1 (- 3, 2, - 1), M 2 (- 1, 2, 4), M 3 (3, 3, - 1). Kirjoita yhtälö niiden läpi kulkevalle tasolle.

Ratkaisu

Käytämme molempia tapoja vuorotellen.

1. Etsi kahden tarvitsemamme vektorin koordinaatit M 1 M 2 → , M 1 M 3 → :

M 1 M 2 → = - 1 - - 3, 2 - 2, 4 - - 1 ⇔ M 1 M 2 → = (2, 0, 5) M 1 M 3 → = 3 - - 3, 3 - 2, - 1 - - 1 ⇔ M 1 M 3 → = 6 , 1 , 0

Nyt laskemme niiden vektoritulon. Tässä tapauksessa emme kuvaa determinantin laskelmia:

n → = M 1 M 2 → × M 1 M 3 → = i → j → k → 2 0 5 6 1 0 = - 5 i → + 30 j → + 2 k →

Meillä on tason normaalivektori, joka kulkee kolmen vaaditun pisteen kautta: n → = (- 5, 30, 2) . Seuraavaksi meidän on otettava yksi pisteistä, esimerkiksi M 1 (- 3, 2, - 1), ja kirjoitettava yhtälö tasolle, jonka vektori on n → = (- 5, 30, 2). Saamme, että - 5 (x - (- 3)) + 30 (y - 2) + 2 (z - (- 1)) = 0 ⇔ - 5 x + 30 y + 2 z - 73 = 0

Tämä on tarvitsemamme tason yhtälö, joka kulkee kolmen pisteen läpi.

2. Käytämme erilaista lähestymistapaa. Kirjoitetaan yhtälö tasolle, jossa on kolme pistettä M 1 (x 1, y 1, z 1), M 2 (x 2, y 2, z 2), M 3 (x 3, y 3, z 3) seuraavalla lomakkeella:

x - x 1 y - y 1 z - z 1 x 2 - x 1 y 2 - y 1 z 2 - z 1 x 3 - x 1 y 3 - y 1 z 3 - z 1 = 0

Täällä voit korvata tietoja ongelman tilasta. Koska x 1 = - 3, y 1 = 2, z 1 = - 1, x 2 = - 1, y 2 = 2, z 2 = 4, x 3 = 3, y 3 = 3, z 3 = - 1, tuloksena saamme:

x - x 1 y - y 1 z - z 1 x 2 - x 1 y 2 - y 1 z 2 - z 1 x 3 - x 1 y 3 - y 1 z 3 - z 1 = x - (- 3) y - 2 z - (- 1) - 1 - (- 3) 2 - 2 4 - (- 1) 3 - (- 3) 3 - 2 - 1 - (- 1) = = x + 3 y - 2 z + 1 2 0 5 6 1 0 = - 5 x + 30 v + 2 z - 73

Saimme tarvitsemamme yhtälön.

Vastaus:- 5 x + 30 v + 2 z - 73 .

Mutta entä jos annetut pisteet ovat edelleen samalla suoralla ja meidän on luotava niille tasoyhtälö? Tässä on heti sanottava, että tämä ehto ei ole täysin oikea. Tällaisten pisteiden läpi voi kulkea ääretön määrä tasoja, joten on mahdotonta laskea yhtä vastausta. Tarkastellaanpa tällaista ongelmaa todistaaksemme tällaisen kysymyksen muotoilun virheellisyyden.

Esimerkki 2

Meillä on kolmiulotteisessa avaruudessa suorakaiteen muotoinen koordinaattijärjestelmä, jossa kolme pistettä on sijoitettu koordinaattein M 1 (5, - 8, - 2), M 2 (1, - 2, 0), M 3 (- 1, 1) , 1) . On tarpeen kirjoittaa yhtälö sen läpi kulkevalle tasolle.

Ratkaisu

Käytetään ensimmäistä menetelmää ja aloitetaan laskemalla kahden vektorin M 1 M 2 → ja M 1 M 3 → koordinaatit. Lasketaan niiden koordinaatit: M 1 M 2 → = (- 4, 6, 2), M 1 M 3 → = - 6, 9, 3.

Ristitulo on yhtä suuri kuin:

M 1 M 2 → × M 1 M 3 → = i → j → k → - 4 6 2 - 6 9 3 = 0 i ⇀ + 0 j → + 0 k → = 0 →

Koska M 1 M 2 → × M 1 M 3 → = 0 →, niin vektorimme ovat kollineaarisia (lue niitä koskeva artikkeli uudelleen, jos unohdit tämän käsitteen määritelmän). Siten alkupisteet M 1 (5, - 8, - 2), M 2 (1, - 2, 0), M 3 (- 1, 1, 1) ovat samalla suoralla, ja ongelmallamme on äärettömän monta vaihtoehtoja vastaus.

Jos käytämme toista menetelmää, saamme:

x - x 1 y - y 1 z - z 1 x 2 - x 1 y 2 - y 1 z 2 - z 1 x 3 - x 1 y 3 - y 1 z 3 - z 1 = 0 ⇔ x - 5 y - (- 8) z - (- 2) 1 - 5 - 2 - (- 8) 0 - (- 2) - 1 - 5 1 - (- 8) 1 - (- 2) = 0 ⇔ ⇔ x - 5 v + 8z + 2 - 4 6 2 - 6 9 3 = 0 ⇔ 0 ≡ 0

Tuloksena olevasta yhtälöstä seuraa myös, että annetut pisteet M 1 (5, - 8, - 2), M 2 (1, - 2, 0), M 3 (- 1, 1, 1) ovat samalla suoralla.

Jos haluat löytää ainakin yhden vastauksen tähän ongelmaan sen loputtomasta joukosta, sinun on noudatettava näitä vaiheita:

1. Kirjoita muistiin suoran M 1 M 2, M 1 M 3 tai M 2 M 3 yhtälö (tarvittaessa katso materiaalia tästä toimenpiteestä).

2. Otetaan piste M 4 (x 4, y 4, z 4), joka ei ole suoralla M 1 M 2.

3. Kirjoita muistiin tason yhtälö, joka kulkee kolmen eri pisteen M 1, M 2 ja M 4 kautta, jotka eivät ole samalla suoralla.

Jos huomaat tekstissä virheen, korosta se ja paina Ctrl+Enter