Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
1_Rab_tetr_alg_i_geom (1).pdf
Скачиваний:
79
Добавлен:
18.04.2015
Размер:
752 Кб
Скачать
☆

 

3x +2 y −2 = 0

 

 

 

24

 

 

 

 

x = 17

 

 

 

1

 

 

 

 

 

7

 

 

.

 

 

 

x −

 

y = −19

 

y =

5

 

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17

 

 

Сторона BC :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

 

 

 

 

 

 

 

 

35

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

y −

−

 

 

 

 

 

 

 

 

x −17

 

=

 

17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24

−

7

 

 

 

 

19

 

 

 

35

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−

 

−

−

 

 

 

 

 

17

17

 

 

 

17

17

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

или

 

272x −289y −707 =0 .

 

Справочный материал для задачи 14

Плоскость в пространстве задаётся общим уравнением

Ax + By +Cz + D = 0

и уравнением вида

A(x − x0 )+ B(y − y0 )+C(z − z0 )= 0 .

Здесь nr ={A; B;C}— вектор нормали или нормальный вектор

(он перпендикулярен плоскости), M0 (x0; y0; z0 ) — точка, через которую проходит плоскость (рис. 16).

n

M 0

Рис. 16.

Рассмотрим несколько частных случаев.

1.A = 0 — плоскость параллельна координатной оси Ox .

2.B = 0 — плоскость параллельна координатной оси Oy .

3.C = 0 — плоскость параллельна координатной оси Oz .

4.A = B = 0 — плоскость параллельна координатной плоскости

Oxy .

5.A =C = 0 — плоскость параллельна координатной плоскости

Oxz .

42

6.B = C = 0 — плоскость параллельна координатной плоскости

Oyz .

7.D = 0 — плоскость проходит через начало координат.

Если плоскость проходит через координатную ось, то это равносильно тому, что плоскость параллельна соответствующей оси и проходит через начало координат.

Плоскость можно провести единственным образом через любые три точки M1 , M2 , M3 , не лежащие на одной прямой. Для

этого любую из этих точек примем за точку M0 , а вектор нормали

nr

→

→

= M1M2

×M1M3

(нормаль должна быть перпендикулярна плоскости, в которой лежат точки M1 , M2 и M3 , значит, она перпендикулярна векто-

→ →

рам M1M2 и M1M3 ).

Плоскость также можно провести через заданную точку M0

параллельно двум неколлинеарным векторам a и b . Тогда вектор нормали

nr = ar×b .

Если известны отрезки, отсекаемые плоскостью на координатных осях (рис. 17), то уравнение плоскости примет вид

ax + by + cz =1.

Это уравнение называется уравнением плоскости в отрезках на осях.

z

 

c

 

O

y

b

a

 

x

 

Рис. 17.

 

43

 

Угол между плоскостями равен углу между их нормалями. Параллельность плоскостей равносильна коллинеарности векторов нормалей. Перпендикулярность плоскостей означает перпендикулярность векторов нормалей.

Задача 14.1

Написать уравнение плоскости, походящей через точку M (2;0;−4) и проходящей:

а) через ось Oy ;

б) перпендикулярно оси Oy ;

в) перпендикулярно линии пересечения плоскостей x − y +2z = 0

и 2x − y = 0 ;

г) параллельно плоскости 2x −5y + z +1 = 0 ;

д) таким образом, что она отсекает от осей координат равные отрезки в отрицательном направлении;

е) через линию пересечения плоскостей x −3y + z = 0 и 2x + y − z −1 = 0 .

Решение задачи

а) Плоскость проходит через ось Oy , следовательно, её нор-

мальный вектор

перпендикулярен векторам j = {0;1; 0} и

→

 

 

 

 

 

 

OM = {2; 0; − 4},

то есть может быть найден как их векторное

произведение

 

r

r

r

 

 

 

 

 

 

 

nr =

i

j

k

r

r

 

0 1

0

 

= −4i

− 2k .

 

 

2

0

− 4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Получаем уравнение плоскости

− 4(x − 2)+ 0(y − 0)− 2(z − (− 4))= 0

или

2x + z = 0 .

44

б) Плоскость перпендикулярна оси Oy , то есть вектор нормали коллинеарен вектору j . Поэтому мы можем положить A = 0 ,

B =1 , C = 0 , и сразу получаем искомое уравнение плоскости y = 0 .

в) Вектор нормали искомой плоскости перпендикулярен векторам нормалей плоскостей x − y +2z = 0 и 2x − y = 0 , то есть колли-

неарен их векторному произведению n = n1 ×nr2 ,

где nr1 ={1;−1;2}, n2 ={2;−1;0}.

ir nr = 1

2

r

r

 

j

k

 

−1

2

=

−1

0

 

 

 

 

r

r

r

2i

+4 j

+k .

Теперь можем записать уравнение плоскости

2(x −2)+4(y −0)+1(z −(−4))= 0

или

2x +4 y + z = 0 .

г) Нормали плоскостей коллинеарны, следовательно, для искомой плоскости n ={2;−5;1}, и её уравнение

2(x −2)−5(y −0)+1(z −(−4))= 0

или

2x −5y + z = 0 .

д) Воспользуемся уравнением плоскости в отрезках на осях. Поскольку отрезки равные и отрицательные, уравнение можно записать в виде

−xa + −ya + −za =1.

Значение a ( a > 0 ) найдём, подставив в уравнение координаты

точки M

−2a + −0a + −−a4 =1, a = 2 .

Окончательно

45

−x2 + −y2 + −z2 =1

или

x + y + z +2 = 0 .

е) На линии пересечения плоскостей найдём две произвольные точкиM1 и M2 , после чего сможем построить плоскость, прохо-

дящую через три точки. Для этого решим методом Гаусса систему уравнений

x −3y + z = 02x + y − z −1 = 0

1 −3

1

 

0 (− 2)

1 −3

1

 

0

 

 

 

 

 

 

 

~

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

−3

 

 

2

1

−1

 

1

0

7

 

1

 

 

Матрица системы имеет ранг 2, то есть две неизвестных —

главные (пусть для удобства это будут x и

y ), и одна ( z ) — сво-

бодная. Подставив вместо z любое число, мы получим какуюнибудь точку на линии пересечения плоскостей.

Найдём вначале точку M1 . Положим z = 0 . Оставшиеся две координаты будут решением системы линейных уравнений

x −3y = 0

.

 

1

7 y =

 

Отсюда y =17 и x = 37 . То есть M1(3 7;1 7;0).

Теперь отыщем точку M2 . Пусть z = −13 . Абсцисса и ордината точки есть решение системы линейных уравнений

x −3y =1 3

.

 

0

7 y =

 

Тогда M2 (1 3;0;−1 3).

Найдём два вектора, параллельных искомой плоскости. Пусть

→ →

это будут MM1 и MM2 .

→

MM1 ={3 7 −2;1 7 −0;0 −(−4)}={−117;17;4},

46