Këndi ndërmjet vijave të drejta në një plan. Këndi ndërmjet vijave në hapësirë ​​Gjeni një kënd të mprehtë midis rreshtave Llogaritësi online

Ky material i kushtohet një koncepti të tillë si këndi midis dy vijave kryqëzuese. Në paragrafin e parë do të shpjegojmë se çfarë është dhe do ta tregojmë në ilustrime. Më pas do të shikojmë mënyrat se si mund të gjeni sinusin, kosinusin e këtij këndi dhe vetë këndin (do të shqyrtojmë veçmas rastet me një plan dhe hapësirë ​​tredimensionale), do të japim formulat e nevojshme dhe do të tregojmë me shembuj saktësisht si përdoren në praktikë.

Për të kuptuar se çfarë është këndi i formuar kur kryqëzohen dy drejtëza, duhet të kujtojmë vetë përkufizimin e këndit, pingulitetit dhe pikës së kryqëzimit.

Përkufizimi 1

Ne i quajmë dy drejtëza që kryqëzohen nëse kanë një pikë të përbashkët. Kjo pikë quhet pika e prerjes së dy drejtëzave.

Çdo vijë e drejtë ndahet nga një pikë kryqëzimi në rreze. Të dy vijat e drejta formojnë 4 kënde, dy prej të cilave janë vertikale dhe dy janë ngjitur. Nëse dimë masën e njërës prej tyre, atëherë mund të përcaktojmë ato që mbeten.

Le të themi se dimë se një nga këndet është i barabartë me α. Në këtë rast, këndi që është vertikal në lidhje me të do të jetë gjithashtu i barabartë me α. Për të gjetur këndet e mbetura, duhet të llogarisim ndryshimin 180 ° - α. Nëse α është e barabartë me 90 gradë, atëherë të gjitha këndet do të jenë kënde të drejta. Linjat që kryqëzohen në kënde të drejta quhen pingul (një artikull i veçantë i kushtohet konceptit të pingulitetit).

Hidhini një sy fotos:

Le të kalojmë në formulimin e përkufizimit kryesor.

Përkufizimi 2

Këndi i formuar nga dy drejtëza të kryqëzuara është masa e më të voglit nga 4 këndet që formojnë këto dy drejtëza.

Nga përkufizimi duhet të nxirret një përfundim i rëndësishëm: madhësia e këndit në këtë rast do të shprehet me çdo numër real në intervalin (0, 90). Nëse vijat janë pingule, atëherë këndi ndërmjet tyre në çdo rast do të jetë e barabartë me 90 gradë.

Aftësia për të gjetur masën e këndit midis dy drejtëzave të kryqëzuara është e dobishme për zgjidhjen e shumë problemeve praktike. Metoda e zgjidhjes mund të zgjidhet nga disa opsione.

Për të filluar, ne mund të marrim metoda gjeometrike. Nëse dimë diçka për këndet plotësuese, atëherë mund t'i lidhim ato me këndin që na nevojitet duke përdorur vetitë e figurave të barabarta ose të ngjashme. Për shembull, nëse i njohim brinjët e një trekëndëshi dhe duhet të llogarisim këndin ndërmjet vijave në të cilat ndodhen këto brinjë, atëherë teorema e kosinusit është e përshtatshme për zgjidhjen tonë. Nëse kemi një trekëndësh kënddrejtë në gjendjen tonë, atëherë për llogaritjet do të duhet të dimë edhe sinusin, kosinusin dhe tangjentën e këndit.

Metoda e koordinatave është gjithashtu shumë e përshtatshme për zgjidhjen e problemeve të këtij lloji. Le të shpjegojmë se si ta përdorim atë në mënyrë korrekte.

Kemi një sistem koordinativ drejtkëndor (kartezian) O x y, në të cilin janë dhënë dy drejtëza. Le t'i shënojmë me shkronjat a dhe b. Vijat e drejta mund të përshkruhen duke përdorur disa ekuacione. Linjat origjinale kanë një pikë kryqëzimi M. Si të përcaktohet këndi i kërkuar (le ta shënojmë α) midis këtyre drejtëzave?

Le të fillojmë duke formuluar parimin bazë të gjetjes së një këndi në kushte të dhëna.

Ne e dimë se koncepti i një vije të drejtë është i lidhur ngushtë me koncepte të tilla si një vektor drejtimi dhe një vektor normal. Nëse kemi një ekuacion të një drejtëze të caktuar, mund të marrim koordinatat e këtyre vektorëve prej saj. Ne mund ta bëjmë këtë për dy linja të kryqëzuara menjëherë.

Këndi i nënshtruar nga dy vija kryqëzuese mund të gjendet duke përdorur:

  • këndi ndërmjet vektorëve të drejtimit;
  • këndi ndërmjet vektorëve normalë;
  • këndi ndërmjet vektorit normal të njërës drejtëze dhe vektorit të drejtimit të tjetrës.

Tani le të shohim secilën metodë veç e veç.

1. Le të supozojmë se kemi një drejtëz a me vektor drejtimi a → = (a x, a y) dhe një drejtëz b me vektor drejtimi b → (b x, b y). Tani le të vizatojmë dy vektorë a → dhe b → nga pika e kryqëzimit. Pas kësaj do të shohim se secili do të vendoset në vijën e vet të drejtë. Pastaj kemi katër opsione për rregullimin e tyre relativ. Shih ilustrimin:

Nëse këndi ndërmjet dy vektorëve nuk është i mpirë, atëherë ai do të jetë këndi që na nevojitet midis drejtëzave të kryqëzuara a dhe b. Nëse është i mpirë, atëherë këndi i dëshiruar do të jetë i barabartë me këndin ngjitur me këndin a →, b → ^. Kështu, α = a → , b → ^ nëse a → , b → ^ ≤ 90 ° , dhe α = 180 ° - a → , b → ^ nëse a → , b → ^ > 90 ° .

Bazuar në faktin se kosinuset e këndeve të barabarta janë të barabarta, barazitë që rezultojnë mund t'i rishkruajmë si më poshtë: cos α = cos a →, b → ^, nëse a →, b → ^ ≤ 90 °; cos α = cos 180 ° - a →, b → ^ = - cos a →, b → ^, nëse a →, b → ^ > 90 °.

Në rastin e dytë, u përdorën formulat e reduktimit. Kështu,

cos α cos a → , b → ^ , cos a → , b → ^ ≥ 0 - cos a → , b → ^ , cos a → , b → ^< 0 ⇔ cos α = cos a → , b → ^

Le të shkruajmë formulën e fundit me fjalë:

Përkufizimi 3

Kosinusi i këndit të formuar nga dy drejtëza të kryqëzuara do të jetë i barabartë me modulin e kosinusit të këndit ndërmjet vektorëve të drejtimit të tij.

Forma e përgjithshme e formulës për kosinusin e këndit midis dy vektorëve a → = (a x, a y) dhe b → = (b x, b y) duket kështu:

cos a → , b → ^ = a → , b → ^ a → b → = a x b x + a y + b y a x 2 + a y 2 b x 2 + b y 2

Prej tij mund të nxjerrim formulën për kosinusin e këndit midis dy drejtëzave të dhëna:

cos α = a x b x + a y + b y a x 2 + a y 2 b x 2 + b y 2 = a x b x + a y + b y a x 2 + a y 2 b x 2 + b y 2

Pastaj vetë këndi mund të gjendet duke përdorur formulën e mëposhtme:

α = a r c cos a x b x + a y + b y a x 2 + a y 2 b x 2 + b y 2

Këtu a → = (a x , a y) dhe b → = (b x , b y) janë vektorët e drejtimit të vijave të dhëna.

Le të japim një shembull të zgjidhjes së problemit.

Shembulli 1

Në një sistem koordinativ drejtkëndor në një rrafsh, jepen dy drejtëza të kryqëzuara a dhe b. Ato mund të përshkruhen nga ekuacionet parametrike x = 1 + 4 · λ y = 2 + λ λ ∈ R dhe x 5 = y - 6 - 3. Llogaritni këndin midis këtyre vijave.

Zgjidhje

Ne kemi një ekuacion parametrik në gjendjen tonë, që do të thotë se për këtë rresht mund të shkruajmë menjëherë koordinatat e vektorit të drejtimit të tij. Për ta bërë këtë, ne duhet të marrim vlerat e koeficientëve për parametrin, d.m.th. drejtëza x = 1 + 4 · λ y = 2 + λ λ ∈ R do të ketë një vektor drejtimi a → = (4, 1).

Rreshti i dytë përshkruhet duke përdorur ekuacionin kanonik x 5 = y - 6 - 3. Këtu mund të marrim koordinatat nga emëruesit. Kështu, kjo drejtëz ka një vektor drejtimi b → = (5 , - 3) .

Më pas, ne kalojmë drejtpërdrejt në gjetjen e këndit. Për ta bërë këtë, thjesht zëvendësoni koordinatat ekzistuese të dy vektorëve në formulën e mësipërme α = a r c cos a x · b x + a y + b y a x 2 + a y 2 · b x 2 + b y 2 . Ne marrim sa vijon:

α = a r c cos 4 5 + 1 (- 3) 4 2 + 1 2 5 2 + (- 3) 2 = a r c cos 17 17 34 = a r c cos 1 2 = 45 °

Përgjigju: Këto vija të drejta formojnë një kënd prej 45 gradë.

Ne mund të zgjidhim një problem të ngjashëm duke gjetur këndin midis vektorëve normalë. Nëse kemi një drejtëz a me një vektor normal n a → = (n a x , n a y) dhe një drejtëz b me një vektor normal n b → = (n b x , n b y), atëherë këndi ndërmjet tyre do të jetë i barabartë me këndin ndërmjet n a → dhe n b → ose këndi që do të jetë ngjitur me n a →, n b → ^. Kjo metodë tregohet në foto:

Formulat për llogaritjen e kosinusit të këndit midis vijave kryqëzuese dhe vetë këtij këndi duke përdorur koordinatat e vektorëve normalë duken kështu:

cos α = cos n a → , n b → ^ = n a x n b x + n a y + n b y n a x 2 + n a y 2 n b x 2 + n b y 2 α = a r c cos n a x n b x + n a y + a x n by + n by 2

Këtu n a → dhe n b → shënojnë vektorët normalë të dy drejtëzave të dhëna.

Shembulli 2

Në një sistem koordinativ drejtkëndor, jepen dy vija të drejta duke përdorur ekuacionet 3 x + 5 y - 30 = 0 dhe x + 4 y - 17 = 0. Gjeni sinusin dhe kosinusin e këndit ndërmjet tyre dhe madhësinë e vetë këtij këndi.

Zgjidhje

Linjat origjinale janë specifikuar duke përdorur ekuacionet normale të linjës të formës A x + B y + C = 0. Vektorin normal e shënojmë si n → = (A, B). Të gjejmë koordinatat e vektorit të parë normal për një drejtëz dhe t'i shkruajmë: n a → = (3, 5) . Për rreshtin e dytë x + 4 y - 17 = 0, vektori normal do të ketë koordinata n b → = (1, 4). Tani le të shtojmë vlerat e marra në formulë dhe të llogarisim totalin:

cos α = cos n a → , n b → ^ = 3 1 + 5 4 3 2 + 5 2 1 2 + 4 2 = 23 34 17 = 23 2 34

Nëse e dimë kosinusin e një këndi, atëherë mund të llogarisim sinusin e tij duke përdorur identitetin bazë trigonometrik. Meqenëse këndi α i formuar nga vijat e drejta nuk është i mpirë, atëherë sin α = 1 - cos 2 α = 1 - 23 2 34 2 = 7 2 34.

Në këtë rast, α = a r c cos 23 2 34 = a r c sin 7 2 34.

Përgjigje: cos α = 23 2 34, sin α = 7 2 34, α = a r c cos 23 2 34 = a r c sin 7 2 34

Le të analizojmë rastin e fundit - gjetjen e këndit ndërmjet drejtëzave nëse i dimë koordinatat e vektorit të drejtimit të njërës drejtëze dhe vektorit normal të tjetrës.

Le të supozojmë se drejtëza a ka një vektor drejtimi a → = (a x , a y) , dhe drejtëza b ka një vektor normal n b → = (n b x , n b y) . Ne duhet t'i vendosim këta vektorë mënjanë nga pika e kryqëzimit dhe të shqyrtojmë të gjitha opsionet për pozicionet e tyre relative. Shihni në foto:

Nëse këndi midis vektorëve të dhënë nuk është më shumë se 90 gradë, rezulton se ai do të plotësojë këndin midis a dhe b në një kënd të drejtë.

a → , n b → ^ = 90 ° - α nëse a → , n b → ^ ≤ 90 ° .

Nëse është më pak se 90 gradë, atëherë marrim sa vijon:

a → , n b → ^ > 90 ° , pastaj a → , n b → ^ = 90 ° + α

Duke përdorur rregullin e barazisë së kosinuseve me kënde të barabarta, shkruajmë:

cos a → , n b → ^ = cos (90 ° - α) = mëkat α për a → , n b → ^ ≤ 90 ° .

cos a → , n b → ^ = cos 90 ° + α = - sin α për a → , n b → ^ > 90 ° .

Kështu,

sin α = cos a → , n b → ^ , a → , n b → ^ ≤ 90 ° - cos a → , n b → ^ , a → , n b → ^ > 90 ° ⇔ sin α = cos a → , n b → ^ , a → , n b → ^ > 0 - cos a → , n b → ^ , a → , n b → ^< 0 ⇔ ⇔ sin α = cos a → , n b → ^

Le të formulojmë një përfundim.

Përkufizimi 4

Për të gjetur sinusin e këndit midis dy vijave që kryqëzohen në një plan, duhet të llogaritni modulin e kosinusit të këndit midis vektorit të drejtimit të vijës së parë dhe vektorit normal të së dytës.

Le të shkruajmë formulat e nevojshme. Gjetja e sinusit të një këndi:

sin α = cos a → , n b → ^ = a x n b x + a y n b y a x 2 + a y 2 n b x 2 + n b y 2

Gjetja e vetë këndit:

α = a r c sin = a x n b x + a y n b y a x 2 + a y 2 n b x 2 + n b y 2

Këtu a → është vektori i drejtimit të vijës së parë, dhe n b → është vektori normal i së dytës.

Shembulli 3

Dy drejtëza kryqëzuese jepen nga ekuacionet x - 5 = y - 6 3 dhe x + 4 y - 17 = 0. Gjeni këndin e kryqëzimit.

Zgjidhje

Nga ekuacionet e dhëna marrim koordinatat e vektorit udhëzues dhe normal. Rezulton një → = (- 5, 3) dhe n → b = (1, 4). Marrim formulën α = a r c sin = a x n b x + a y n b y a x 2 + a y 2 n b x 2 + n b y 2 dhe llogarisim:

α = a r c mëkat = - 5 1 + 3 4 (- 5) 2 + 3 2 1 2 + 4 2 = a r c mëkat 7 2 34

Ju lutemi vini re se ne morëm ekuacionet nga problemi i mëparshëm dhe morëm saktësisht të njëjtin rezultat, por në një mënyrë tjetër.

Përgjigje:α = a r c sin 7 2 34

Le të paraqesim një mënyrë tjetër për të gjetur këndin e dëshiruar duke përdorur koeficientët këndorë të drejtëzave të dhëna.

Kemi një vijë a, e cila përcaktohet në një sistem koordinativ drejtkëndor duke përdorur ekuacionin y = k 1 x + b 1, dhe një vijë b, të përcaktuar si y = k 2 x + b 2. Këto janë ekuacione të vijave me pjerrësi. Për të gjetur këndin e kryqëzimit, ne përdorim formulën:

α = a r c cos k 1 · k 2 + 1 k 1 2 + 1 · k 2 2 + 1, ku k 1 dhe k 2 janë pjerrësia e vijave të dhëna. Për të marrë këtë regjistrim, janë përdorur formula për përcaktimin e këndit përmes koordinatave të vektorëve normalë.

Shembulli 4

Ka dy drejtëza që kryqëzohen në një plan, të dhëna nga ekuacionet y = - 3 5 x + 6 dhe y = - 1 4 x + 17 4. Llogaritni vlerën e këndit të kryqëzimit.

Zgjidhje

Koeficientët këndorë të vijave tona janë të barabartë me k 1 = - 3 5 dhe k 2 = - 1 4. Le t'i shtojmë ato në formulën α = a r c cos k 1 k 2 + 1 k 1 2 + 1 k 2 2 + 1 dhe llogarisim:

α = a r c cos - 3 5 · - 1 4 + 1 - 3 5 2 + 1 · - 1 4 2 + 1 = a r c cos 23 20 34 24 · 17 16 = a r c cos 23 2 34

Përgjigje:α = a r c cos 23 2 34

Në përfundimet e këtij paragrafi, duhet theksuar se formulat për gjetjen e këndit të dhëna këtu nuk duhet të mësohen përmendësh. Për ta bërë këtë, mjafton të njihni koordinatat e udhëzuesve dhe/ose vektorëve normalë të vijave të dhëna dhe të jeni në gjendje t'i përcaktoni ato duke përdorur lloje të ndryshme ekuacionesh. Por është më mirë të mbani mend ose shkruani formulat për llogaritjen e kosinusit të një këndi.

Si të llogarisim këndin midis vijave të kryqëzuara në hapësirë

Llogaritja e një këndi të tillë mund të reduktohet në llogaritjen e koordinatave të vektorëve të drejtimit dhe përcaktimin e madhësisë së këndit të formuar nga këta vektorë. Për shembuj të tillë përdoret i njëjti arsyetim që dhamë më parë.

Le të supozojmë se kemi një sistem koordinativ drejtkëndor të vendosur në hapësirën tredimensionale. Ai përmban dy drejtëza a dhe b me një pikë kryqëzimi M. Për të llogaritur koordinatat e vektorëve të drejtimit, duhet të dimë ekuacionet e këtyre drejtëzave. Le të shënojmë vektorët e drejtimit a → = (a x , a y , a z) dhe b → = (b x , b y , b z) . Për të llogaritur kosinusin e këndit midis tyre, ne përdorim formulën:

cos α = cos a → , b → ^ = a → , b → a → b → = a x b x + a y b y + a z b z a x 2 + a y 2 + a z 2 b x 2 + b y 2 + b z 2

Për të gjetur vetë këndin, na duhet kjo formulë:

α = a r c cos a x b x + a y b y + a z b z a x 2 + a y 2 + a z 2 b x 2 + b y 2 + b z 2

Shembulli 5

Ne kemi një vijë të përcaktuar në hapësirën tre-dimensionale duke përdorur ekuacionin x 1 = y - 3 = z + 3 - 2. Dihet se ajo ndërpritet me boshtin O z. Njehsoni këndin e ndërprerjes dhe kosinusin e atij këndi.

Zgjidhje

Le të shënojmë këndin që duhet të llogaritet me shkronjën α. Le të shkruajmë koordinatat e vektorit të drejtimit për drejtëzën e parë – a → = (1, - 3, - 2) . Për boshtin aplikativ, mund të marrim si udhëzues vektorin e koordinatave k → = (0, 0, 1). Ne kemi marrë të dhënat e nevojshme dhe mund t'i shtojmë ato në formulën e dëshiruar:

cos α = cos a → , k → ^ = a → , k → a → k → = 1 0 - 3 0 - 2 1 1 2 + (- 3) 2 + (- 2) 2 0 2 + 0 2 + 1 2 = 2 8 = 1 2

Si rezultat, zbuluam se këndi që na nevojitet do të jetë i barabartë me një rc cos 1 2 = 45 °.

Përgjigje: cos α = 1 2 , α = 45 ° .

Nëse vëreni një gabim në tekst, ju lutemi theksoni atë dhe shtypni Ctrl+Enter

Këndi φ ekuacionet e përgjithshme A 1 x + B 1 y + C 1 = 0 dhe A 2 x + B 2 y + C 2 = 0, e llogaritur me formulën:

Këndi φ ndërmjet dy rreshtave të dhëna ekuacionet kanonike(x-x 1)/m 1 = (y-y 1)/n 1 dhe (x-x 2)/m 2 = (y-y 2)/n 2, llogaritur me formulën:

Largësia nga pika në vijë

Çdo rrafsh në hapësirë ​​mund të paraqitet si një ekuacion linear i quajtur ekuacioni i përgjithshëm aeroplan

Raste të veçanta.

o Nëse në ekuacionin (8) , atëherë rrafshi kalon nëpër origjinë.

o Kur (,) rrafshi është paralel me boshtin (boshtin, boshtin), përkatësisht.

o Kur (,) rrafshi është paralel me rrafshin (rrafsh, rrafsh).

Zgjidhja: përdorni (7)

Përgjigje: ekuacioni i planit të përgjithshëm.

    Shembull.

Një plan në sistemin koordinativ drejtkëndor Oxyz jepet nga ekuacioni i përgjithshëm i rrafshit . Shkruani koordinatat e të gjithë vektorëve normalë të këtij rrafshi.

Dimë se koeficientët e ndryshoreve x, y dhe z në ekuacionin e përgjithshëm të një rrafshi janë koordinatat përkatëse të vektorit normal të këtij rrafshi. Prandaj, vektori normal i një rrafshi të caktuar ka koordinata. Bashkësia e të gjithë vektorëve normalë mund të përkufizohet si:

Shkruani ekuacionin e planit nëse në sistemin koordinativ drejtkëndor Oxyz në hapësirë ​​kalon nëpër pikën , A është vektori normal i këtij rrafshi.

Ne ofrojmë dy zgjidhje për këtë problem.

Nga gjendja që kemi. Ne i zëvendësojmë këto të dhëna në ekuacionin e përgjithshëm të rrafshit që kalon nëpër pikën:

Shkruani ekuacionin e përgjithshëm të një rrafshi paralel me planin koordinativ Oyz dhe që kalon nëpër pikën .

Një plan që është paralel me rrafshin koordinativ Oyz mund të jepet nga një ekuacion i përgjithshëm jo i plotë i rrafshit të formës . Që nga pika i takon rrafshit sipas kushtit, atëherë koordinatat e kësaj pike duhet të plotësojnë ekuacionin e rrafshit, domethënë barazia duhet të jetë e vërtetë. Nga këtu gjejmë. Kështu, ekuacioni i kërkuar ka formën.

Zgjidhje. Produkti kryq, sipas përkufizimit 10.26, është ortogonal me vektorët p dhe q. Rrjedhimisht, ai është ortogonal me planin e dëshiruar dhe vektori mund të merret si vektor normal i tij. Le të gjejmë koordinatat e vektorit n:

kjo eshte . Duke përdorur formulën (11.1), marrim

Duke hapur kllapat në këtë ekuacion, arrijmë në përgjigjen përfundimtare.

Përgjigje: .

Le të rishkruajmë vektorin normal në formë dhe të gjejmë gjatësinë e tij:

Sipas sa më sipër:

Përgjigju:

Planet paralele kanë të njëjtin vektor normal. 1) Nga ekuacioni gjejmë vektorin normal të rrafshit:.

2) Le të përpilojmë ekuacionin e rrafshit duke përdorur vektorin e pikës dhe atë normal:

Përgjigju:

Ekuacioni vektorial i një rrafshi në hapësirë

Ekuacioni parametrik i një rrafshi në hapësirë

Ekuacioni i një rrafshi që kalon nëpër një pikë të caktuar pingul me një vektor të caktuar

Le të jepet një sistem koordinativ drejtkëndor Kartezian në hapësirën tredimensionale. Le të formulojmë problemin e mëposhtëm:

Shkruani një ekuacion për një rrafsh që kalon në një pikë të caktuar M(x 0, y 0, z 0) pingul me vektorin e dhënë n = ( A, B, C} .

Zgjidhje. Le P(x, y, z) është një pikë arbitrare në hapësirë. Pika P i takon rrafshit nëse dhe vetëm nëse vektori deputet = {xx 0, yy 0, zz 0) ortogonal me vektorin n = {A, B, C) (Fig. 1).

Pasi të keni shkruar kushtin për ortogonalitetin e këtyre vektorëve (n, deputet) = 0 në formën e koordinatave, marrim:

A(xx 0) + B(yy 0) + C(zz 0) = 0

Ekuacioni i një rrafshi që përdor tre pika

Në formë vektoriale

Në koordinata


Rregullimi i ndërsjellë i avionëve në hapësirë

– ekuacionet e përgjithshme të dy rrafsheve. Pastaj:

1) nëse , atëherë aeroplanët përkojnë;

2) nëse , atëherë rrafshet janë paralele;

3) nëse ose , atëherë aeroplanët kryqëzohen dhe sistemi i ekuacioneve

(6)

janë ekuacionet e drejtëzës së prerjes së këtyre rrafsheve.

Zgjidhje: Ne hartojmë ekuacionet kanonike të rreshtit duke përdorur formulën:

Përgjigju:

Ne marrim ekuacionet që rezultojnë dhe mendërisht "fiksim", për shembull, pjesën e majtë: . Tani le ta barazojmë këtë pjesë në çdo numër(mos harroni se tashmë kishte një zero), për shembull, në një: . Meqenëse , atëherë dy "copat" e tjera gjithashtu duhet të jenë të barabarta me një. Në thelb, ju duhet të zgjidhni sistemin:

Përpiloni ekuacione parametrike të drejtëzave të mëposhtme:

Zgjidhje: Vijat jepen me ekuacione kanonike dhe në fazën e parë duhet të gjeni një pikë që i përket drejtëzës dhe vektorit të drejtimit të saj.

a) Nga ekuacionet hiqni pikën dhe vektorin e drejtimit: . Ju mund të zgjidhni një pikë tjetër (si ta bëni këtë përshkruhet më lart), por është më mirë të merrni atë më të dukshmen. Nga rruga, për të shmangur gabimet, gjithmonë zëvendësoni koordinatat e saj në ekuacione.

Le të krijojmë ekuacione parametrike për këtë rresht:

Lehtësia e ekuacioneve parametrike është se ato e bëjnë shumë të lehtë gjetjen e pikave të tjera në një vijë. Për shembull, le të gjejmë një pikë, koordinatat e së cilës, le të themi, korrespondojnë me vlerën e parametrit:

Kështu: b) Merrni parasysh ekuacionet kanonike . Zgjedhja e një pike këtu nuk është e vështirë, por e pabesë: (kujdes të mos ngatërroni koordinatat!!!). Si të hiqni vektorin udhëzues? Ju mund të spekuloni se me çfarë është paralele kjo linjë, ose mund të përdorni një teknikë të thjeshtë formale: proporcioni përmban "Y" dhe "Z", kështu që ne shkruajmë vektorin e drejtimit dhe vendosim një zero në hapësirën e mbetur: .

Le të hartojmë ekuacionet parametrike të drejtëzës:

c) Le t'i rishkruajmë ekuacionet në formën , domethënë "zet" mund të jetë çdo gjë. Dhe nëse ka ndonjë, atëherë le, për shembull, . Pra, pika i përket kësaj linje. Për të gjetur vektorin e drejtimit, ne përdorim teknikën e mëposhtme formale: në ekuacionet origjinale janë "x" dhe "y", dhe në vektorin e drejtimit në këto vende shkruajmë zero: . Në hapësirën e mbetur vendosim njësi: . Në vend të një, çdo numër përveç zeros do të bëjë.

Le të shkruajmë ekuacionet parametrike të drejtëzës:

Oh-oh-oh-oh-oh... mirë, është e vështirë, sikur po lexonte një fjali për vete =) Megjithatë, relaksimi do të ndihmojë më vonë, veçanërisht pasi sot bleva aksesorët e duhur. Prandaj, le të vazhdojmë në pjesën e parë, shpresoj që deri në fund të artikullit të ruaj një humor të gëzuar.

Pozicioni relativ i dy vijave të drejta

Ky është rasti kur publiku këndon së bashku në kor. Dy vija të drejta mund:

1) ndeshje;

2) të jetë paralel: ;

3) ose kryqëzohen në një pikë të vetme: .

Ndihmë për bedelët : Ju lutemi mbani mend shenjën matematikore të kryqëzimit, ajo do të shfaqet shumë shpesh. Shënimi do të thotë që vija kryqëzohet me vijën në pikën .

Si të përcaktohet pozicioni relativ i dy rreshtave?

Le të fillojmë me rastin e parë:

Dy rreshta përkojnë nëse dhe vetëm nëse koeficientët e tyre përkatës janë proporcional, pra ka një numër “lambda” i tillë që barazitë plotësohen

Le të shqyrtojmë drejtëzat dhe të krijojmë tre ekuacione nga koeficientët përkatës: . Nga secili ekuacion rezulton se, pra, këto rreshta përkojnë.

Në të vërtetë, nëse të gjithë koeficientët e ekuacionit shumëzoni me –1 (shenjat e ndryshimit), dhe zvogëloni të gjithë koeficientët e ekuacionit me 2, merrni të njëjtin ekuacion: .

Rasti i dytë, kur linjat janë paralele:

Dy drejtëza janë paralele nëse dhe vetëm nëse koeficientët e tyre të variablave janë proporcionalë: , Por.

Si shembull, merrni parasysh dy vija të drejta. Ne kontrollojmë proporcionalitetin e koeficientëve përkatës për variablat:

Megjithatë, është mjaft e qartë se.

Dhe rasti i tretë, kur linjat kryqëzohen:

Dy drejtëza kryqëzohen nëse dhe vetëm nëse koeficientët e tyre të variablave NUK janë proporcionalë dmth NUK ka një vlerë të tillë të "lambda" që të plotësohen barazitë

Pra, për linjat e drejta do të krijojmë një sistem:

Nga ekuacioni i parë del se , dhe nga ekuacioni i dytë: , që do të thotë sistemi është i paqëndrueshëm(pa zgjidhje). Kështu, koeficientët e variablave nuk janë proporcionalë.

Përfundim: vijat kryqëzohen

Në problemet praktike, mund të përdorni skemën e zgjidhjes së sapo diskutuar. Nga rruga, ajo të kujton shumë algoritmin për kontrollimin e vektorëve për kolinearitet, të cilin e shikuam në klasë Koncepti i (pa)varësisë lineare të vektorëve. Baza e vektorëve. Por ka një paketim më të civilizuar:

Shembulli 1

Gjeni pozicionin relativ të vijave:

Zgjidhje bazuar në studimin e vektorëve drejtues të drejtëzave:

a) Nga ekuacionet gjejmë vektorët e drejtimit të drejtëzave: .


, që do të thotë se vektorët nuk janë kolinear dhe vijat ndërpriten.

Për çdo rast, do të vendos një gur me shenja në udhëkryq:

Pjesa tjetër hidhen mbi gur dhe ndjekin më tej, drejt në Kashchei i Pavdekshëm =)

b) Gjeni vektorët e drejtimit të drejtëzave:

Vijat kanë të njëjtin vektor drejtimi, që do të thotë se ato janë ose paralele ose të rastësishme. Këtu nuk ka nevojë të numërohet përcaktorja.

Është e qartë se koeficientët e të panjohurave janë proporcionale, dhe .

Le të zbulojmë nëse barazia është e vërtetë:

Kështu,

c) Gjeni vektorët e drejtimit të drejtëzave:

Le të llogarisim përcaktorin e përbërë nga koordinatat e këtyre vektorëve:
, pra, vektorët e drejtimit janë kolinearë. Linjat janë ose paralele ose të rastësishme.

Koeficienti i proporcionalitetit "lambda" është i lehtë për t'u parë drejtpërdrejt nga raporti i vektorëve të drejtimit kolinear. Megjithatë, mund të gjendet edhe përmes koeficientëve të vetë ekuacioneve: .

Tani le të zbulojmë nëse barazia është e vërtetë. Të dy termat e lirë janë zero, kështu që:

Vlera që rezulton e plotëson këtë ekuacion (çdo numër në përgjithësi e plotëson atë).

Kështu, linjat përkojnë.

Përgjigju:

Shumë shpejt do të mësoni (ose madje keni mësuar tashmë) ta zgjidhni problemin e diskutuar fjalë për fjalë fjalë për fjalë në disa sekonda. Në këtë drejtim, nuk shoh asnjë pikë për të ofruar asgjë për një zgjidhje të pavarur; është më mirë të vendosni një tullë tjetër të rëndësishme në themelin gjeometrik:

Si të ndërtohet një drejtëz paralele me një të dhënë?

Për injorancën e kësaj detyre më të thjeshtë, Bilbili grabitës ndëshkon ashpër.

Shembulli 2

Vija e drejtë jepet nga ekuacioni. Shkruani një ekuacion për një drejtëz paralele që kalon nëpër pikë.

Zgjidhje: Vijën e panjohur ta shënojmë me shkronjën . Çfarë thotë gjendja për të? Vija e drejtë kalon nëpër pikë. Dhe nëse vijat janë paralele, atëherë është e qartë se vektori i drejtimit të vijës së drejtë "tse" është gjithashtu i përshtatshëm për ndërtimin e vijës së drejtë "de".

Ne nxjerrim vektorin e drejtimit nga ekuacioni:

Përgjigju:

Shembulli i gjeometrisë duket i thjeshtë:

Testimi analitik përbëhet nga hapat e mëposhtëm:

1) Kontrollojmë që vijat të kenë të njëjtin vektor drejtimi (nëse ekuacioni i vijës nuk është thjeshtuar siç duhet, atëherë vektorët do të jenë kolinear).

2) Kontrolloni nëse pika plotëson ekuacionin që rezulton.

Në shumicën e rasteve, testimi analitik mund të kryhet lehtësisht me gojë. Shikoni dy ekuacionet dhe shumë prej jush do të përcaktojnë shpejt paralelizmin e vijave pa ndonjë vizatim.

Shembujt për zgjidhje të pavarura sot do të jenë krijues. Sepse ju ende do të duhet të konkurroni me Baba Yaga, dhe ajo, ju e dini, është një dashnore e të gjitha llojeve të gjëegjëzave.

Shembulli 3

Shkruani një ekuacion për një drejtëz që kalon në një pikë paralele me drejtëzën nëse

Ekziston një mënyrë racionale dhe jo aq racionale për ta zgjidhur atë. Rruga më e shkurtër është në fund të mësimit.

Kemi punuar pak me linjat paralele dhe do t'u kthehemi më vonë. Rasti i rreshtave që përputhen është me pak interes, prandaj le të shqyrtojmë një problem që është shumë i njohur për ju nga kurrikula shkollore:

Si të gjeni pikën e kryqëzimit të dy drejtëzave?

Nëse drejt kryqëzohen në pikën , atëherë koordinatat e tij janë zgjidhja sistemet e ekuacioneve lineare

Si të gjeni pikën e kryqëzimit të vijave? Zgjidheni sistemin.

Ja ku shkoni kuptimi gjeometrik i një sistemi me dy ekuacione lineare me dy të panjohura- këto janë dy linja kryqëzuese (më shpesh) në një aeroplan.

Shembulli 4

Gjeni pikën e prerjes së drejtëzave

Zgjidhje: Ekzistojnë dy mënyra për të zgjidhur - grafike dhe analitike.

Metoda grafike është thjesht të vizatoni linjat e dhëna dhe të zbuloni pikën e kryqëzimit direkt nga vizatimi:

Këtu është pika jonë: . Për të kontrolluar, duhet të zëvendësoni koordinatat e saj në secilin ekuacion të vijës, ato duhet të përshtaten si atje ashtu edhe atje. Me fjalë të tjera, koordinatat e një pike janë një zgjidhje për sistemin. Në thelb, ne shikuam një zgjidhje grafike sistemet e ekuacioneve lineare me dy ekuacione, dy të panjohura.

Metoda grafike, natyrisht, nuk është e keqe, por ka disavantazhe të dukshme. Jo, çështja nuk është se nxënësit e klasës së shtatë vendosin në këtë mënyrë, çështja është se do të duhet kohë për të krijuar një vizatim të saktë dhe të SAKTË. Për më tepër, disa vija të drejta nuk janë aq të lehta për t'u ndërtuar dhe vetë pika e kryqëzimit mund të jetë diku në mbretërinë e tridhjetë jashtë fletës së fletores.

Prandaj, është më e përshtatshme për të kërkuar pikën e kryqëzimit duke përdorur metodën analitike. Le të zgjidhim sistemin:

Për zgjidhjen e sistemit është përdorur metoda e mbledhjes term pas termi të ekuacioneve. Për të zhvilluar aftësitë përkatëse, merrni një mësim Si të zgjidhim një sistem ekuacionesh?

Përgjigju:

Kontrolli është i parëndësishëm - koordinatat e pikës së kryqëzimit duhet të plotësojnë çdo ekuacion të sistemit.

Shembulli 5

Gjeni pikën e prerjes së drejtëzave nëse ato kryqëzohen.

Ky është një shembull që ju duhet ta zgjidhni vetë. Është e përshtatshme për të ndarë detyrën në disa faza. Analiza e gjendjes sugjeron që është e nevojshme:
1) Shkruani ekuacionin e drejtëzës.
2) Shkruani ekuacionin e drejtëzës.
3) Gjeni pozicionin relativ të vijave.
4) Nëse linjat kryqëzohen, atëherë gjeni pikën e kryqëzimit.

Zhvillimi i një algoritmi veprimi është tipik për shumë probleme gjeometrike, dhe unë do të fokusohem vazhdimisht në këtë.

Zgjidhja e plotë dhe përgjigja në fund të mësimit:

As edhe një palë këpucë nuk ishin konsumuar para se të shkonim në pjesën e dytë të mësimit:

Vija pingule. Largësia nga një pikë në një vijë.
Këndi ndërmjet vijave të drejta

Le të fillojmë me një detyrë tipike dhe shumë të rëndësishme. Në pjesën e parë, mësuam se si të ndërtojmë një vijë të drejtë paralele me këtë, dhe tani kasolle në këmbët e pulës do të kthehet 90 gradë:

Si të ndërtohet një drejtëz pingul me një të dhënë?

Shembulli 6

Vija e drejtë jepet nga ekuacioni. Shkruani një ekuacion pingul me drejtëzën që kalon nëpër pikë.

Zgjidhje: Me kusht dihet se . Do të ishte mirë të gjeje vektorin drejtues të linjës. Meqenëse vijat janë pingule, truku është i thjeshtë:

Nga ekuacioni “heqim” vektorin normal: , i cili do të jetë vektori drejtues i drejtëzës.

Le të hartojmë ekuacionin e një drejtëze duke përdorur një pikë dhe një vektor drejtimi:

Përgjigju:

Le të zgjerojmë skicën gjeometrike:

Hmmm... Qiell portokalli, det portokalli, deve portokalli.

Verifikimi analitik i zgjidhjes:

1) Ne nxjerrim vektorët e drejtimit nga ekuacionet dhe me ndihmën prodhim skalar i vektorëve arrijmë në përfundimin se drejtëzat janë vërtet pingule: .

Nga rruga, ju mund të përdorni vektorë normalë, është edhe më e lehtë.

2) Kontrolloni nëse pika plotëson ekuacionin që rezulton .

Testi, përsëri, është i lehtë për t'u kryer me gojë.

Shembulli 7

Gjeni pikën e prerjes së drejtëzave pingule nëse ekuacioni është i njohur dhe periudha.

Ky është një shembull që ju duhet ta zgjidhni vetë. Ka disa veprime në problem, kështu që është e përshtatshme të formulohet zgjidhja pikë për pikë.

Udhëtimi ynë emocionues vazhdon:

Largësia nga pika në vijë

Përpara nesh është një rrip i drejtë i lumit dhe detyra jonë është të arrijmë në të me rrugën më të shkurtër. Nuk ka pengesa, dhe rruga më optimale do të jetë lëvizja përgjatë pingulit. Kjo do të thotë, distanca nga një pikë në një vijë është gjatësia e segmentit pingul.

Distanca në gjeometri tradicionalisht shënohet me shkronjën greke "rho", për shembull: - distanca nga pika "em" në vijën e drejtë "de".

Largësia nga pika në vijë shprehur me formulën

Shembulli 8

Gjeni distancën nga një pikë në një vijë

Zgjidhje: gjithçka që duhet të bëni është të zëvendësoni me kujdes numrat në formulë dhe të kryeni llogaritjet:

Përgjigju:

Le të bëjmë vizatimin:

Distanca e gjetur nga pika në vijë është saktësisht gjatësia e segmentit të kuq. Nëse vizatoni një vizatim në letër me kuadrate në një shkallë prej 1 njësi. = 1 cm (2 qeliza), atëherë distanca mund të matet me një vizore të zakonshme.

Le të shqyrtojmë një detyrë tjetër bazuar në të njëjtin vizatim:

Detyra është të gjejmë koordinatat e një pike që është simetrike me pikën në lidhje me drejtëzën . Unë sugjeroj të kryeni vetë hapat, por unë do të përshkruaj algoritmin e zgjidhjes me rezultate të ndërmjetme:

1) Gjeni një vijë që është pingul me drejtëzën.

2) Gjeni pikën e kryqëzimit të drejtëzave: .

Të dy veprimet diskutohen në detaje në këtë mësim.

3) Pika është mesi i segmentit. Ne i dimë koordinatat e mesit dhe njërit nga skajet. Nga formulat për koordinatat e mesit të një segmenti ne gjejme .

Do të ishte mirë të kontrolloni që distanca të jetë gjithashtu 2.2 njësi.

Këtu mund të lindin vështirësi në llogaritjet, por një mikrollogaritës është një ndihmë e madhe në kullë, duke ju lejuar të llogaritni fraksionet e zakonshme. Ju kam këshilluar shumë herë dhe do t'ju rekomandoj përsëri.

Si të gjeni distancën midis dy drejtëzave paralele?

Shembulli 9

Gjeni distancën midis dy drejtëzave paralele

Ky është një shembull tjetër që ju të vendosni vetë. Unë do t'ju jap një sugjerim të vogël: ka pafundësisht shumë mënyra për ta zgjidhur këtë. Debriefing në fund të mësimit, por është më mirë të përpiqeni të merrni me mend vetë, mendoj se zgjuarsia juaj ishte zhvilluar mirë.

Këndi midis dy vijave të drejta

Çdo cep është një bllokim:


Në gjeometri, këndi ndërmjet dy vijave të drejta merret si këndi MË I VOGËL, nga i cili automatikisht rezulton se nuk mund të jetë i mpirë. Në figurë, këndi i treguar nga harku i kuq nuk konsiderohet këndi ndërmjet vijave të kryqëzuara. Dhe fqinji i tij "e gjelbër" ose të orientuar në të kundërt këndi i "mjedrës".

Nëse vijat janë pingule, atëherë secili nga 4 këndet mund të merret si kënd ndërmjet tyre.

Si ndryshojnë këndet? Orientim. Së pari, drejtimi në të cilin këndi "lëviz" është thelbësisht i rëndësishëm. Së dyti, një kënd i orientuar negativisht shkruhet me një shenjë minus, për shembull nëse .

Pse të thashë këtë? Duket se mund t'ia dalim me konceptin e zakonshëm të një këndi. Fakti është se formulat me të cilat do të gjejmë kënde mund të rezultojnë lehtësisht në një rezultat negativ dhe kjo nuk duhet t'ju habisë. Një kënd me një shenjë minus nuk është më i keq dhe ka një kuptim gjeometrik shumë specifik. Në vizatim, për një kënd negativ, sigurohuni që të tregoni orientimin e tij me një shigjetë (në drejtim të akrepave të orës).

Si të gjeni këndin midis dy vijave të drejta? Ekzistojnë dy formula pune:

Shembulli 10

Gjeni këndin midis vijave

Zgjidhje Dhe Metoda e parë

Le të shqyrtojmë dy drejtëza të përcaktuara nga ekuacionet në formë të përgjithshme:

Nëse drejt jo pingul, Kjo i orientuar Këndi midis tyre mund të llogaritet duke përdorur formulën:

Le t'i kushtojmë vëmendje emëruesit - kjo është saktësisht produkt skalar vektorët drejtues të drejtëzave:

Nëse , atëherë emëruesi i formulës bëhet zero, dhe vektorët do të jenë ortogonalë dhe vijat do të jenë pingul. Për këtë arsye u bë një rezervë për mosperpendikularitetin e drejtëzave në formulim.

Bazuar në sa më sipër, është i përshtatshëm për të zyrtarizuar zgjidhjen në dy hapa:

1) Le të llogarisim produktin skalar të vektorëve të drejtimit të vijave:
, që do të thotë se vijat nuk janë pingule.

2) Gjeni këndin midis vijave të drejta duke përdorur formulën:

Duke përdorur funksionin e kundërt, është e lehtë të gjesh vetë këndin. Në këtë rast, ne përdorim çuditshmërinë e arktangjentës (shih. Grafikët dhe vetitë e funksioneve elementare):

Përgjigju:

Në përgjigjen tuaj, ne tregojmë vlerën e saktë, si dhe një vlerë të përafërt (mundësisht në të dy shkallët dhe radianët), të llogaritur duke përdorur një kalkulator.

Epo, minus, minus, nuk ka punë të madhe. Këtu është një ilustrim gjeometrik:

Nuk është për t'u habitur që këndi doli të jetë me orientim negativ, sepse në deklaratën e problemit numri i parë është një vijë e drejtë dhe "zhvidhosja" e këndit filloi pikërisht me të.

Nëse vërtet dëshironi të merrni një kënd pozitiv, duhet të ndërroni linjat, domethënë të merrni koeficientët nga ekuacioni i dytë , dhe merrni koeficientët nga ekuacioni i parë. Me pak fjalë, duhet të filloni me një direktivë .

KËNDI MIDIS PLANEVE

Konsideroni dy plane α 1 dhe α 2, të përcaktuara përkatësisht nga ekuacionet:

Nën këndi ndërmjet dy rrafsheve do të kuptojmë një nga këndet diedrale që formojnë këto rrafshe. Është e qartë se këndi midis vektorëve normalë dhe rrafsheve α 1 dhe α 2 është i barabartë me një nga këndet diedrale ngjitur të treguara ose . Kjo është arsyeja pse . Sepse Dhe , Kjo

.

Shembull. Përcaktoni këndin midis planeve x+2y-3z+4=0 dhe 2 x+3y+z+8=0.

Kushti për paralelizmin e dy rrafsheve.

Dy plane α 1 dhe α 2 janë paralele nëse dhe vetëm nëse vektorët e tyre normalë janë paralelë, dhe për këtë arsye .

Pra, dy plane janë paralel me njëri-tjetrin nëse dhe vetëm nëse koeficientët e koordinatave përkatëse janë proporcionale:

ose

Gjendja e pingulitetit të planeve.

Është e qartë se dy plane janë pingul nëse dhe vetëm nëse vektorët e tyre normalë janë pingul, dhe për këtë arsye, ose .

Kështu,.

Shembuj.

DREJT NË HAPËSIRË.

EKUACIONI VEKTORI PËR NJË DREJTË.

EKUACIONET PARAMETRIKE DIREKTE

Pozicioni i një linje në hapësirë ​​përcaktohet plotësisht duke specifikuar ndonjë nga pikat e saj fikse M 1 dhe një vektor paralel me këtë vijë.

Një vektor paralel me një drejtëzë quhet udhërrëfyes vektori i kësaj linje.

Pra, le vijën e drejtë l kalon nëpër një pikë M 1 (x 1 , y 1 , z 1), i shtrirë në një vijë paralele me vektorin .

Konsideroni një pikë arbitrare M(x,y,z) në një vijë të drejtë. Nga figura duket qartë se .

Vektorët dhe janë kolinear, kështu që ekziston një numër i tillë t, çfarë , ku është shumëzuesi t mund të marrë çdo vlerë numerike në varësi të pozicionit të pikës M në një vijë të drejtë. Faktori t quhet një parametër. Duke caktuar vektorët e rrezes së pikave M 1 dhe M përkatësisht, përmes dhe , marrim . Ky ekuacion quhet vektoriale ekuacioni i një vije të drejtë. Tregon se për çdo vlerë parametri t korrespondon me vektorin e rrezes së një pike M, i shtrirë në një vijë të drejtë.

Le ta shkruajmë këtë ekuacion në formë koordinative. Vini re se, dhe nga këtu

Ekuacionet që rezultojnë quhen parametrike ekuacionet e një drejtëze.

Kur ndryshoni një parametër t koordinatat ndryshojnë x, y Dhe z dhe periudha M lëviz në vijë të drejtë.


EKUACIONET KANONIKE TË DIREKTET

Le M 1 (x 1 , y 1 , z 1) - një pikë e shtrirë në një vijë të drejtë l, Dhe është vektori i drejtimit të tij. Le të marrim përsëri një pikë arbitrare në vijë M(x,y,z) dhe merrni parasysh vektorin.

Është e qartë se vektorët janë gjithashtu kolinearë, kështu që koordinatat e tyre përkatëse duhet të jenë proporcionale, prandaj,

kanonike ekuacionet e një drejtëze.

Shënim 1. Vini re se ekuacionet kanonike të linjës mund të merren nga ato parametrike duke eliminuar parametrin t. Në të vërtetë, nga ekuacionet parametrike marrim ose .

Shembull. Shkruani ekuacionin e drejtëzës në formë parametrike.

Le të shënojmë , nga këtu x = 2 + 3t, y = –1 + 2t, z = 1 –t.

Shënim 2. Lëreni drejtëzën të jetë pingul me një nga boshtet koordinative, për shembull boshtin kau. Atëherë vektori i drejtimit të drejtëzës është pingul kau, prandaj, m=0. Rrjedhimisht, ekuacionet parametrike të drejtëzës do të marrin formën

Duke përjashtuar parametrin nga ekuacionet t, marrim ekuacionet e drejtëzës në formë

Megjithatë, edhe në këtë rast, ne jemi dakord që të shkruajmë zyrtarisht ekuacionet kanonike të rreshtit në formë . Kështu, nëse emëruesi i njërës prej thyesave është zero, kjo do të thotë se vija e drejtë është pingul me boshtin koordinativ përkatës.

Ngjashëm me ekuacionet kanonike korrespondon me një vijë të drejtë pingul me boshtet kau Dhe Oy ose paralel me boshtin Oz.

Shembuj.

EKUACIONET E PËRGJITHSHME TË NJË VJËZE TË DREJTË SI VIJAT E KRYQËZIMIT TË DY RAFSHËVE

Nëpër çdo vijë të drejtë në hapësirë ​​ka aeroplanë të panumërt. Çdo dy prej tyre, duke u kryqëzuar, e përcaktojnë atë në hapësirë. Rrjedhimisht, ekuacionet e çdo dy planesh të tilla, të konsideruara së bashku, paraqesin ekuacionet e kësaj linje.

Në përgjithësi, çdo dy plane jo paralele të dhëna nga ekuacionet e përgjithshme

përcaktoni vijën e drejtë të kryqëzimit të tyre. Këto ekuacione quhen ekuacionet e përgjithshme drejt.

Shembuj.

Ndërtoni një vijë të dhënë nga ekuacionet

Për të ndërtuar një vijë të drejtë, mjafton të gjesh çdo dy nga pikat e saj. Mënyra më e lehtë është të zgjidhni pikat e kryqëzimit të një vije të drejtë me plane koordinative. Për shembull, pika e kryqëzimit me rrafshin xOy marrim nga ekuacionet e drejtëzës, duke supozuar z= 0:

Pasi e kemi zgjidhur këtë sistem, gjejmë pikën M 1 (1;2;0).

Në mënyrë të ngjashme, duke supozuar y= 0, marrim pikën e kryqëzimit të drejtëzës me rrafshin xOz:

Nga ekuacionet e përgjithshme të një vije të drejtë mund të kalohet në ekuacionet e saj kanonike ose parametrike. Për ta bërë këtë ju duhet të gjeni një pikë M 1 në një vijë të drejtë dhe vektori i drejtimit të një vije të drejtë.

Koordinatat e pikave M 1 marrim nga ky sistem ekuacionesh, duke i dhënë njërës prej koordinatave një vlerë arbitrare. Për të gjetur vektorin e drejtimit, vini re se ky vektor duhet të jetë pingul me të dy vektorët normalë Dhe . Prandaj, përtej vektorit të drejtimit të vijës së drejtë l ju mund të merrni produktin vektorial të vektorëve normalë:

.

Shembull. Jepni ekuacionet e përgjithshme të drejtëzës në formën kanonike.

Le të gjejmë një pikë të shtrirë në një vijë. Për ta bërë këtë, ne zgjedhim në mënyrë arbitrare një nga koordinatat, për shembull, y= 0 dhe zgjidhni sistemin e ekuacioneve:

Vektorët normalë të rrafsheve që përcaktojnë drejtëzën kanë koordinata Prandaj, vektori i drejtimit do të jetë i drejtë

. Prandaj, l: .


KËNDI MIDIS TË DREJTAVE

Këndi ndërmjet drejtëzave në hapësirë ​​do të quajmë cilindo nga këndet ngjitur të formuar nga dy drejtëza të tërhequra përmes një pike arbitrare paralele me të dhënat.

Le të jepen dy rreshta në hapësirë:

Natyrisht, këndi φ ndërmjet vijave të drejta mund të merret si kënd midis vektorëve të drejtimit të tyre dhe . Meqenëse , atëherë duke përdorur formulën për kosinusin e këndit ndërmjet vektorëve marrim

Unë do të jem i shkurtër. Këndi ndërmjet dy vijave të drejta është i barabartë me këndin ndërmjet vektorëve të drejtimit të tyre. Kështu, nëse arrini të gjeni koordinatat e vektorëve të drejtimit a = (x 1 ; y 1 ; z 1) dhe b = (x 2 ; y 2 ​​; z 2), atëherë mund të gjeni këndin. Më saktësisht, kosinusi i këndit sipas formulës:

Le të shohim se si funksionon kjo formulë duke përdorur shembuj specifikë:

Detyrë. Në kubin ABCDA 1 B 1 C 1 D 1, shënohen pikat E dhe F - përkatësisht pikat e mesme të skajeve A 1 B 1 dhe B 1 C 1. Gjeni këndin midis drejtëzave AE dhe BF.

Meqenëse skaji i kubit nuk është i specifikuar, le të vendosim AB = 1. Ne prezantojmë një sistem koordinativ standard: origjina është në pikën A, boshtet x, y, z drejtohen përkatësisht përgjatë AB, AD dhe AA 1. Segmenti njësi është i barabartë me AB = 1. Tani le të gjejmë koordinatat e vektorëve të drejtimit për vijat tona.

Le të gjejmë koordinatat e vektorit AE. Për këtë na duhen pikat A = (0; 0; 0) dhe E = (0.5; 0; 1). Meqenëse pika E është mesi i segmentit A 1 B 1, koordinatat e saj janë të barabarta me mesataren aritmetike të koordinatave të skajeve. Vini re se origjina e vektorit AE përkon me origjinën e koordinatave, kështu që AE = (0.5; 0; 1).

Tani le të shohim vektorin BF. Në mënyrë të ngjashme, ne analizojmë pikat B = (1; 0; 0) dhe F = (1; 0.5; 1), sepse F është mesi i segmentit B 1 C 1. Ne kemi:
BF = (1 − 1; 0,5 − 0; 1 − 0) = (0; 0,5; 1).

Pra, vektorët e drejtimit janë gati. Kosinusi i këndit ndërmjet drejtëzave është kosinusi i këndit ndërmjet vektorëve të drejtimit, pra kemi:

Detyrë. Në një prizëm të rregullt trekëndor ABCA 1 B 1 C 1, të gjitha skajet e të cilit janë të barabarta me 1, pikat D dhe E janë shënuar - përkatësisht pikat e mesme të skajeve A 1 B 1 dhe B 1 C 1. Gjeni këndin midis drejtëzave AD dhe BE.

Le të prezantojmë një sistem koordinativ standard: origjina është në pikën A, boshti x drejtohet përgjatë AB, z - përgjatë AA 1. Le ta drejtojmë boshtin y në mënyrë që rrafshi OXY të përputhet me rrafshin ABC. Segmenti njësi është i barabartë me AB = 1. Le të gjejmë koordinatat e vektorëve të drejtimit për vijat e kërkuara.

Së pari, le të gjejmë koordinatat e vektorit AD. Merrni parasysh pikat: A = (0; 0; 0) dhe D = (0.5; 0; 1), sepse D - mesi i segmentit A 1 B 1. Meqenëse fillimi i vektorit AD përkon me origjinën e koordinatave, marrim AD = (0.5; 0; 1).

Tani le të gjejmë koordinatat e vektorit BE. Pika B = (1; 0; 0) është e lehtë për t'u llogaritur. Me pikën E - mesi i segmentit C 1 B 1 - është pak më e ndërlikuar. Ne kemi:

Mbetet për të gjetur kosinusin e këndit:

Detyrë. Në një prizëm të rregullt gjashtëkëndor ABCDEFA 1 B 1 C 1 D 1 E 1 F 1 , të gjitha skajet e të cilit janë të barabarta me 1, janë shënuar pikat K dhe L - përkatësisht pikat e mesme të skajeve A 1 B 1 dhe B 1 C 1. . Gjeni këndin midis drejtëzave AK dhe BL.

Le të prezantojmë një sistem koordinativ standard për një prizëm: ne vendosim origjinën e koordinatave në qendër të bazës së poshtme, boshti x drejtohet përgjatë FC, boshti y drejtohet përmes mesit të segmenteve AB dhe DE, dhe z boshti drejtohet vertikalisht lart. Segmenti njësi është përsëri i barabartë me AB = 1. Le të shkruajmë koordinatat e pikave të interesit për ne:

Pikat K dhe L janë përkatësisht mesi i segmenteve A 1 B 1 dhe B 1 C 1, kështu që koordinatat e tyre gjenden përmes mesatares aritmetike. Duke ditur pikat, gjejmë koordinatat e vektorëve të drejtimit AK dhe BL:

Tani le të gjejmë kosinusin e këndit:

Detyrë. Në një piramidë të rregullt katërkëndëshe SABCD, të gjitha skajet e së cilës janë të barabarta me 1, shënohen pikat E dhe F - përkatësisht mesi i anëve SB dhe SC. Gjeni këndin midis drejtëzave AE dhe BF.

Le të prezantojmë një sistem koordinativ standard: origjina është në pikën A, boshtet x dhe y janë të drejtuar përkatësisht përgjatë AB dhe AD, dhe boshti z drejtohet vertikalisht lart. Segmenti i njësisë është i barabartë me AB = 1.

Pikat E dhe F janë përkatësisht mesi i segmenteve SB dhe SC, kështu që koordinatat e tyre gjenden si mesatare aritmetike e skajeve. Le të shkruajmë koordinatat e pikave me interes për ne:
A = (0; 0; 0); B = (1; 0; 0)

Duke ditur pikat, gjejmë koordinatat e vektorëve të drejtimit AE dhe BF:

Koordinatat e vektorit AE përkojnë me koordinatat e pikës E, pasi pika A është origjina. Mbetet për të gjetur kosinusin e këndit: