Si të gjeni koordinatat e vektorëve të drejtimit. Ekuacioni i drejtëzës që kalon nëpër dy pika

KËNDI MIDIS Aeroplanëve

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 të formuara nga 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, pra, 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 përcaktuara nga ekuacionet e përgjithshme

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

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, ne 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 drejtëze 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

Llojet bazë të ekuacioneve të rrafshët.

1) -ekuacioni i planit të përgjithshëm ;

2) - ekuacioni i një rrafshi që kalon nëpër një pikë M 1 (x 1 , y 1 , z 1 ) pingul me vektorin normal
;

3)
-ekuacioni i rrafshët në segmente , Ku A, b, Me- vlerat e segmenteve të prera nga rrafshi në akset koordinative Oh ,RRETHy, RRETHz përkatësisht;

4)
-ekuacioni i rrafshët , duke kaluar nëpër tri pika M 1 (x 1 , y 1 , z 1 ) , M 2 (x 2 , y 2 , z 2 ) , M 3 (x 3 , y 3 , z 3 ).

Llojet bazë të ekuacioneve drejtvizore.

1)
-ekuacioni i përgjithshëm i një drejtëze , si kryqëzim i dy planeve, ku vektori drejtues i drejtëzës gjendet nga prodhimi vektorial i vektorëve normalë të planeve

;

2)
-ekuacioni kanonik i drejtëzës ose ekuacioni i një drejtëze që kalon nëpër një pikë M 1 (x 1 , y 1 , z 1 ) paralel me vektorin;.

3)
- ekuacioni i drejtëzës që kalon dy pika M 1 (x 1 , y 1 , z 1 ) Dhe M 2 (x 2 , y 2 , z 2 );

4)
-ekuacioni vektorial i një drejtëze , Ku
- vektori i rrezes së një pike të shtrirë në një vijë të drejtë,
- vektor i drejtpërdrejtë, ose në formë parametrike
.

Largësia nga pika
në aeroplan përcaktuar nga formula
.

Këndi ndërmjet dy vijave të drejta , e dhënë në formë kanonike, përcaktohet si këndi ndërmjet vektorëve të drejtimit të tyre

.

Këndi ndërmjet vijës së drejtë
dhe aeroplan përkufizohet kështu:

.

Detyrë. A(1,2,3) paralel me vijën
.

Zgjidhje. Meqenëse vijat janë paralele, do të thotë se vektori i drejtimit për vijën e dëshiruar do të jetë i njëjtë me atë të dhënë, d.m.th.
. Prandaj, ne zbatojmë ekuacionin kanonik të drejtëzës që kalon nëpër pikë A (1,2,3) paralel me vektorin
, d.m.th.
.

Detyrë. Shkruani një ekuacion për një drejtëz që kalon nëpër një pikë A(2,-3,5) paralel me një vijë të përcaktuar si kryqëzim i dy rrafsheve:
.

Zgjidhje. Le të gjejmë vektorin e drejtimit të një drejtëze të caktuar përmes produktit vektorial të vektorëve normalë të planeve

.

Pastaj ekuacioni kanonik i drejtëzës që kalon nëpër pikë A(2,-3.5) paralel me vektorin
do
.

Detyrë. Jepet një piramidë ABCD me majat A(1,5,7), B(-1,0,1), ME (3,-2,4), D (0,1,-1 ). Gjeni këndin midis skajit AD dhe buzë ABC.

Zgjidhje. Le të gjejmë ekuacionin e fytyrës ABC, d.m.th. ekuacioni i një rrafshi që kalon nga tre pika A, Dhe ME .

Ekuacioni i skajit pas Krishtit - ekuacioni i drejtëzës që kalon në dy pika A Dhe D :

Pastaj do të gjejmë këndin midis skajit dhe faqes duke përdorur formulën për këndin midis një vije të drejtë dhe një rrafshi:

Detyrë. Shkruani një ekuacion për një rrafsh që kalon nëpër një pikë A(1,2,3) dhe përmes një drejtëze të dhënë si kryqëzim i dy rrafsheve

.

Zgjidhje. Le të përdorim ekuacionin e një lapsi të rrafsheve që kalojnë nëpër një vijë të caktuar. A Meqenëse avioni duhet të kalojë nëpër pikë λ :

.

, pastaj duke zëvendësuar koordinatat e tij në ekuacionin e rrezes, gjejmë λ Tani, duke zëvendësuar

Detyrë. në ekuacionin e rrezes, marrim planin e dëshiruar:
Gjeni pikën e kryqëzimit të një drejtëze
.

Zgjidhje. dhe aeroplanët t :
.

Parametrikisht, ekuacionet e rreshtit do të shkruhen në formën . Më pas, duke zëvendësuar planet në ekuacion, gjejmë t Sipas kësaj

gjeni koordinatat e pikës së kryqëzimit

Detyra 4.1. ABCD Janë dhënë koordinatat e kulmeve të piramidës

. Gjeni: ABC;

1) Ekuacioni i fytyrës 2) Ekuacioni i lartësisë, DM D i hequr nga pika deri në buzë

ABC; 3) Gjatësia e lartësisë;

DM 4) Ekuacioni i skajit;

DC 4) Ekuacioni i skajit 5) Këndi i fin ABC.

tek avioni1. A(-3;-2;-4),(-4;2;-7), B(5;0;3), D(-1;3;0)

C

2. A(2;-2;1), B(-3;0;-5), C(0;-2;-1), D(-3;4;2)

3. A(5;4;1), B(-1;-2;-2), C(3;-2;2), D(-5;5;4)

4. A(3;6;-2), B(0;2;-3), C(1;-2;0), D(-7;6;6)

5. A(1;-4;1), B(4;4;0), C(-1;2;-4), D(-9;7;8)

6. A(4;6;-1), B(7;2;4), C(-2;0;-4), D(3;1;-4)

7. A(0;6;-5), B(8;2;5), C(2;6;-3), D(5;0;-6)

8. A(-2;4;-6), B(0;-6;1), C(4;2;1), D(7;-1;-8)

9. A(-4;-2;-5), B(1;8;-5), C(0;4;-4), D(9;-2;-10)

10. A(3;4;-1), B(2;-4;2), C(5;6;0), D(11;-3;-12)

11. A(2;1;3), B(3;-2;-4), C(-1;-3;-2), D(5;-3;4)

12. A(4;1;1), B(-2;-1;3), C(1;-3;-4), D(6;-5;5)

13. A(-3;-2;2), B(0;1;5), C(1;-2;-2), D(-1;9;-2)

14. A(-1;0;4), B(2;2;5), C(3;2;4), D(2;3;1)

15. A(-2;0;5), B(1;-4;-6), C(3;2;4), D(2;3;1)

16. A(2;1;-1), B(0;3;-1), C(5;2;1), D(-2;-1;5)

17. A(2;3;0), B(3;4;1), C(-2;5;-1), D(3;4;-5)

18. A(-3;0;-4), B(2;7;2), C(4;-1;-1), D(-3;-2;7)

19. A(1;-4;-4), B(-1;0;-3), C(2;5;1), D(5;6;-9)

20. A(3;2;0), B(5;-2;-1), C(-4;3;-3), D(2;3;-3)

21. A(1;1;1), B(6;3;2), C(0;7;1), D(2;3;4)

22. A(1;0;-1), B(5;1;1), C(2;6;1), D(3;4;5)

23. A(-1;2;0), B(8;1;1), C(2;7;-1), D(4;3;6)

24. A(-1;-1;0), B(9;2;1), C(0;8;-1), D(4;4;7)

25. A(0;1;0), B(8;2;1), C(1;7;2), D(3;5;1)

Detyra 4.2. Jepen koordinatat e pikave A, B, C

. Kërkohet: 1) hartoni ekuacionin kanonik të drejtëzës;

AB ME 2) krijoni një ekuacion të një drejtëze që kalon nëpër një pikë 1) hartoni ekuacionin kanonik të drejtëzës;

paralel me vijën ME 3) krijoni një ekuacion për një plan që kalon nëpër një pikë pingul me një vijë të drejtë

AB;

4) gjeni gjurmët e këtij rrafshi në plane koordinative.

1. A(3;-1;5), B(7;1;1), C(4;-2;1). 2. A(-1;2;3), B(3;4;-1), C(0;1;-1).

3. A(2;-3;7), B(6;-1;3), C(3;-4;3). 4. A(0;-2;6), B(4;0;2), C(1;-3;2).

7. A(-4;0;8), B(0;2;4), C(-3;-1;4). 8. A(1;4;0), B(5;6;-4), C(2;3;-4).

9. A(4;-4;9), B(8;-2;5), C(5;-5;5). 10. A(5;5;4), B(9;7;0), C(6;4;0).

11. A(3;0;4), B(5;2;6), C(2;3;-3). 12. A(3;-2;2), B(-3;1;2), C(-1;2;1).

13. A(1;-1;1), B(-2;1;3), C(4;-5;-2). 14. A(3;-1;2), B(4;-1;-1), C(2;0;2).

15. A(-1;2;1), B(-3;1;2), C(3;-2;2). 16. A(9;-11;5), B(7;4;2), C(-7;13;-3).

17. A(2;4;-1), B(2;-4;2), C(3;6;0). 18. A(-4;-2;-5), B(1;8;-5), C(0;4;-4).

19. A(-2;4;-6), B(0;-6;1), C(4;2;1). 20. A(4;6;-1), B(7;2;4), C(-2;0;-4).

21. A(3;3;0), B(-1;2;-4), C(-9;7;8). 22. A(7;2;4), B(-2;0-4), C(3;1;-4).

23. A(8;2;5), B(2;6;-3), C(5;0;-6). 24. A(0;-6;1), B(4;2;1), C(7;-1;-8).

25. A(1;8;-5), B(0;4;-4), C(9;-2;-10).

Detyra 4.3.

Ekuacioni i drejtëzës jepet në formën e kryqëzimit të dy planeve dhe koordinatave të pikës A. Kërkohet:

1) krijoni një ekuacion të një rrafshi që kalon nëpër një vijë dhe pikë të caktuar A;

2) krijoni një ekuacion kanonik të një drejtëze që kalon nëpër një pikë A dhe paralel me boshtin RRETHX;

Drejt në një avion.

Ekuacioni i përgjithshëm i një drejtëze.

Para se të prezantojmë ekuacionin e përgjithshëm të një drejtëze në një plan, le të prezantojmë përkufizimin e përgjithshëm të një drejtëze.

Përkufizimi. Ekuacioni i formës

F (x,y)=0 (1)

quhet ekuacioni i linjës L në një sistem të caktuar koordinativ, nëse koordinatat e plotësojnë këtë X Dhe çdo pikë që shtrihet në vijë L, dhe mos plotësoni koordinatat e asnjë pike që nuk shtrihet në këtë vijë.

Shkalla e ekuacionit (1) përcakton renditja e linjës. Do të themi se ekuacioni (1) përcakton (vendos) vijën L.

Përkufizimi. Ekuacioni i formës

Ah+Bu+C=0 (2)

për koeficientët arbitrar A, , ME (A Dhe nuk janë njëkohësisht të barabarta me zero) përcaktojnë një drejtëz të caktuar në një sistem koordinativ drejtkëndor. Ky ekuacion quhet ekuacioni i përgjithshëm i drejtëzës.

Ekuacioni (2) është një ekuacion i shkallës së parë, pra, çdo drejtëz është një vijë e rendit të parë dhe, anasjelltas, çdo vijë e rendit të parë është një drejtëz.

Le të shqyrtojmë tre raste të veçanta kur ekuacioni (2) është i paplotë, d.m.th. disa nga koeficientët janë zero.

1) Nëse С=0, atëherë ekuacioni ka formën Ah+Wu=0 dhe përcakton një drejtëz që kalon nga origjina e koordinatave sepse koordinatat (0,0) plotësojnë këtë ekuacion.

2) Nëse B=0 (A≠0), atëherë ekuacioni ka formën Ах+С=0 dhe përcakton një drejtëz paralele me boshtin e ordinatës. Zgjidhja e këtij ekuacioni për ndryshoren X marrim një ekuacion të formës x=a, Ku a=-C/A, A- madhësia e segmentit që pritet nga vija e drejtë në boshtin e abshisës. Nëse a=0 (С=0 Oh(Fig. 1a). Kështu, drejt x=0 përcakton boshtin e ordinatave.

3) Nëse A=0 (B≠0), atëherë ekuacioni ka formën Wu+C=0 dhe përcakton një vijë të drejtë paralele me boshtin x. Zgjidhja e këtij ekuacioni për ndryshoren marrim një ekuacion të formës y=b, Ku b = -С/В, b- madhësia e segmentit që pret vijën e drejtë në boshtin e ordinatave. Nëse b =0 (С=0), atëherë vija e drejtë përkon me boshtin Oh(Fig. 1b). Kështu, drejt y=0 përcakton boshtin x.


A) b)

Ekuacioni i një drejtëze në segmente.

Le të jepet ekuacioni Ah+Bu+C=0 me kusht që asnjë nga koeficientët të mos jetë zero. Le të transferojmë koeficientin ME në anën e djathtë dhe ndaje me - ME të dyja pjesët.

Duke përdorur shënimin e paraqitur në paragrafin e parë, marrim ekuacionin e vijës së drejtë " në segmente»:

E ka këtë emër për shkak të numrave A Dhe b janë vlerat e segmenteve që i pret vija e drejtë në boshtet koordinative.

Shembull 2x-3y+6=0. Hartoni një ekuacion "në segmente" për këtë rresht dhe ndërtoni këtë vijë.

Zgjidhje

Për të ndërtuar këtë vijë të drejtë, le të vizatojmë në bosht Oh segment a=-3, dhe në bosht Oh segment b =2. Vizatojmë një vijë të drejtë nëpër pikat e marra (Fig. 2).


Ekuacioni i një drejtëze me një koeficient këndor.

Le të jepet ekuacioni Ah+Bu+C=0 me kusht që koeficienti jo e barabartë me zero. Le të bëjmë transformimet e mëposhtme

Ekuacioni (4), ku k =-A/B, quhet ekuacioni i drejtëzës me pjerrësi k.

Përkufizimi. Këndi i animit dhënë e drejtpërdrejtë te boshti Oh le ta quajmë këndin α , në të cilin boshti duhet të rrotullohet Oh në mënyrë që drejtimi pozitiv i saj të përputhet me një nga drejtimet e drejtëzës.

Tangjentja e këndit të prirjes së drejtëzës me boshtin Oh e barabartë me pjerrësinë, d.m.th. k =tgα. Le ta vërtetojmë këtë – A/B vërtetë të barabartë k. Nga një trekëndësh kënddrejtë ΔOAV(Fig. 3) shprehemi tgα, Le të bëjmë transformimet e nevojshme dhe të marrim:

Q.E.D.


Nëse k =0, atëherë drejtëza është paralele me boshtin Oh, dhe ekuacioni i tij ka formën y=b.

Shembull. Vija e drejtë jepet nga ekuacioni i përgjithshëm 4x+2y-2=0. Shkruani një ekuacion me pjerrësi për këtë rresht.

Zgjidhje. Le të kryejmë transformime të ngjashme me ato të përshkruara më sipër, marrim:

Ku k=-2, b=1.

Ekuacioni i një drejtëze që kalon nëpër një pikë të caktuar me një pjerrësi të caktuar.

Le të jepet një pikë M 0 (x 0, y 0) vija e drejtë dhe pjerrësia e saj k. Le të shkruajmë ekuacionin e drejtëzës në formën (4), ku b- një numër i panjohur ende. Që nga pika M 0 i përket një drejtëze të caktuar, atëherë koordinatat e saj plotësojnë ekuacionin (4): . Zëvendësimi i shprehjes për b në (4), marrim ekuacionin e kërkuar të vijës së drejtë:

Shembull. Shkruani ekuacionin e një drejtëze që kalon nëpër pikën M(1,2) dhe e prirur nga boshti Oh në një kënd prej 45 0.

Zgjidhje. k =tgα =tg 45 0 =1. Nga këtu:.

Ekuacioni i drejtëzës që kalon nëpër dy pika të dhëna.

Le të jepen dy pikë M 1 (x 1, y 1) Dhe M 2 (x 2, y 2). Le të shkruajmë ekuacionin e drejtëzës në formën (5), ku k Koeficienti ende i panjohur:

Që nga pika M 2 i përket një drejtëze të caktuar, atëherë koordinatat e saj plotësojnë ekuacionin (5): . Duke u shprehur nga këtu dhe duke e zëvendësuar me ekuacionin (5), marrim ekuacionin e kërkuar:

Nëse ky ekuacion mund të rishkruhet në një formë që është më e përshtatshme për memorizimin:

Shembull. Shkruani ekuacionin e një drejtëze që kalon nëpër pikat M 1 (1,2) dhe M 2 (-2,3)

Zgjidhje. . Duke përdorur vetinë e proporcionit dhe duke kryer transformimet e nevojshme, marrim ekuacionin e përgjithshëm të një vije të drejtë:

Këndi ndërmjet dy vijave të drejta

Konsideroni dy vija të drejta l 1 Dhe l 2:

l 1: , , Dhe

l 2: , ,

φ është këndi ndërmjet tyre (). Nga figura 4 është e qartë: .


Nga këtu, ose

l 2 janë paralele, atëherë φ=0 Dhe tgφ =0. nga formula (7) rrjedh se , prej nga k 2 =k 1. Pra, kushti për paralelizmin e dy drejtëzave është barazia e koeficientëve këndorë të tyre.

Nëse drejt l 1 Dhe l 2 atëherë janë pingule φ=π/2, α 2 = π/2+ α 1 .. Pra, kushti për pingulitetin e dy drejtëzave është që koeficientët këndorë të tyre të jenë të kundërt në madhësi dhe të kundërt në shenjë.


Lineariteti i një ekuacioni drejtvizor dhe anasjellta e tij.


Vektorë të drejtpërdrejtë dhe normalë.

Vektori i vijës normaleështë çdo vektor jozero që shtrihet në çdo drejtëz pingul me atë të dhënë.

Vektor i drejtpërdrejtëështë çdo vektor jozero që shtrihet në një drejtëz të caktuar ose në një drejtëz paralele me të.

Vetitë e një vije të drejtë në gjeometrinë Euklidiane.

Një numër i pafund i drejtëzave mund të vizatohen nëpër çdo pikë.

Përmes çdo dy pikash që nuk përputhen mund të vizatohet një vijë e vetme e drejtë.

Dy drejtëza divergjente në një rrafsh ose kryqëzohen në një pikë të vetme ose janë

paralele (rrjedh nga ajo e mëparshmja).

Në hapësirën tre-dimensionale, ekzistojnë tre opsione për pozicionin relativ të dy linjave:

  • linjat kryqëzohen;
  • vijat janë paralele;
  • vijat e drejta kryqëzohen.

Drejt linjë— kurba algjebrike e rendit të parë: një vijë e drejtë në sistemin koordinativ kartezian

jepet në rrafsh me një ekuacion të shkallës së parë (ekuacion linear).

Ekuacioni i përgjithshëm i një drejtëze.

Përkufizimi. Çdo vijë e drejtë në aeroplan mund të specifikohet nga një ekuacion i rendit të parë

Ax + Wu + C = 0,

dhe konstante A, B nuk janë të barabartë me zero në të njëjtën kohë. Ky ekuacion i rendit të parë quhet të përgjithshme

ekuacioni i një vije të drejtë. Në varësi të vlerave të konstanteve A, B Dhe ME Rastet e mëposhtme të veçanta janë të mundshme:

. C = 0, A ≠0, B ≠ 0- një vijë e drejtë kalon nëpër origjinë

. A = 0, B ≠0, C ≠0 (Me + C = 0)- vijë e drejtë paralele me boshtin Oh

. B = 0, A ≠0, C ≠ 0 (Ax + C = 0)- vijë e drejtë paralele me boshtin Oh

. B = C = 0, A ≠0- vija e drejtë përkon me boshtin Oh

. A = C = 0, B ≠0- vija e drejtë përkon me boshtin Oh

Ekuacioni i një drejtëze mund të paraqitet në forma të ndryshme në varësi të çdo të dhënë

kushtet fillestare.

Ekuacioni i një drejtëze nga një pikë dhe një vektor normal.

Përkufizimi. Në një sistem koordinativ drejtkëndor kartezian, një vektor me komponentë (A, B)

pingul me drejtëzën e dhënë nga ekuacioni

Ax + Wu + C = 0.

Shembull. Gjeni ekuacionin e drejtëzës që kalon në një pikë A(1, 2) pingul me vektorin (3, -1).

Zgjidhje. Me A = 3 dhe B = -1, le të hartojmë ekuacionin e drejtëzës: 3x - y + C = 0. Për të gjetur koeficientin C

Le të zëvendësojmë koordinatat e pikës së dhënë A në shprehjen që rezulton: 3 - 2 + C = 0

C = -1. Totali: ekuacioni i kërkuar: 3x - y - 1 = 0.

Ekuacioni i drejtëzës që kalon nëpër dy pika.

Le të jepen dy pikë në hapësirë M 1 (x 1 , y 1 , z 1) Dhe M2 (x 2, y 2, z 2), Pastaj ekuacioni i një linje,

duke kaluar nëpër këto pika:

Nëse ndonjë prej emërtuesve është zero, numëruesi përkatës duhet të vendoset i barabartë me zero. Aktiv

plani, ekuacioni i drejtëzës së shkruar më sipër është thjeshtuar:

Nëse x 1 ≠ x 2 Dhe x = x 1, Nëse x 1 = x 2 .

Fraksioni = k thirrur shpat e drejtpërdrejtë.

Shembull. Gjeni ekuacionin e drejtëzës që kalon nëpër pikat A(1, 2) dhe B(3, 4).

Zgjidhje. Duke zbatuar formulën e shkruar më sipër, marrim:

Ekuacioni i një drejtëze duke përdorur një pikë dhe pjerrësi.

Nëse ekuacioni i përgjithshëm i drejtëzës Ax + Wu + C = 0çojnë në:

dhe caktoni , atëherë thirret ekuacioni që rezulton

ekuacioni i drejtëzës me pjerrësi k.

Ekuacioni i një drejtëze nga një pikë dhe një vektor i drejtimit.

Për analogji me pikën duke marrë parasysh ekuacionin e një vije të drejtë përmes vektorit normal, mund të futni detyrën

një vijë e drejtë përmes një pike dhe një vektor drejtues i një drejtëze.

Përkufizimi. Çdo vektor jozero (α 1 , α 2), komponentët e të cilit plotësojnë kushtin

Aα 1 + Bα 2 = 0 thirrur vektori drejtues i një drejtëze.

Ax + Wu + C = 0.

Shembull. Gjeni ekuacionin e një drejtëze me një vektor drejtimi (1, -1) dhe që kalon nga pika A(1, 2).

Zgjidhje. Ne do të kërkojmë ekuacionin e vijës së dëshiruar në formën: Ax + By + C = 0. Sipas përcaktimit,

koeficientët duhet të plotësojnë kushtet e mëposhtme:

1 * A + (-1) * B = 0, d.m.th. A = B.

Atëherë ekuacioni i drejtëzës ka formën: Ax + Ay + C = 0, ose x + y + C / A = 0.

x = 1, y = 2 marrim C/A = -3, d.m.th. ekuacioni i kërkuar:

x + y - 3 = 0

Ekuacioni i një drejtëze në segmente.

Nëse në ekuacionin e përgjithshëm të drejtëzës Ах + Ву + С = 0 С≠0, atëherë, duke e pjesëtuar me -С, marrim:

ose ku

Kuptimi gjeometrik i koeficientëve është se koeficienti a është koordinata e pikës së kryqëzimit

drejt me bosht Oh, A b- koordinata e pikës së prerjes së drejtëzës me boshtin Oh.

Shembull. Është dhënë ekuacioni i përgjithshëm i drejtëzës x - y + 1 = 0. Gjeni ekuacionin e kësaj drejtëze në segmente.

C = 1, , a = -1, b = 1.

Ekuacioni normal i një drejtëze.

Nëse të dyja anët e ekuacionit Ax + Wu + C = 0 pjesëto me numër që quhet

faktori normalizues, atëherë marrim

xcosφ + ysinφ - p = 0 -ekuacioni normal i një drejtëze.

Shenja ± e faktorit normalizues duhet zgjedhur në mënyrë që μ*C< 0.

r- gjatësia e pingulit të rënë nga origjina në vijën e drejtë,

A φ - këndi i formuar nga kjo pingul me drejtimin pozitiv të boshtit Oh.

Shembull. Është dhënë ekuacioni i përgjithshëm i drejtëzës 12x - 5y - 65 = 0. Kërkohet për të shkruar lloje të ndryshme ekuacionesh

këtë vijë të drejtë.

Ekuacioni i kësaj drejtëze në segmente:

Ekuacioni i kësaj linje me pjerrësinë: (pjestojeni me 5)

Ekuacioni i një drejtëze:

cos φ = 12/13; sin φ= -5/13; p = 5.

Duhet të theksohet se jo çdo vijë e drejtë mund të përfaqësohet nga një ekuacion në segmente, për shembull, drejtëza,

paralel me akset ose duke kaluar nga origjina.

Këndi ndërmjet vijave të drejta në një plan.

Përkufizimi. Nëse jepen dy rreshta y = k 1 x + b 1 , y = k 2 x + b 2, pastaj këndi akut ndërmjet këtyre vijave

do të përkufizohet si

Dy drejtëza janë paralele nëse k 1 = k 2. Dy drejtëza janë pingul

Nëse k 1 = -1/ k 2 .

Teorema.

Direkt Ax + Wu + C = 0 Dhe A 1 x + B 1 y + C 1 = 0 paralele kur koeficientët janë proporcional

A 1 = λA, B 1 = λB. Nëse gjithashtu С 1 = λС, atëherë rreshtat përkojnë. Koordinatat e pikës së kryqëzimit të dy drejtëzave

gjenden si zgjidhje për sistemin e ekuacioneve të këtyre drejtëzave.

Ekuacioni i drejtëzës që kalon nëpër një pikë të caktuar pingul me një drejtëz të caktuar.

Përkufizimi. Vija që kalon nëpër një pikë M 1 (x 1, y 1) dhe pingul me drejtëzën y = kx + b

përfaqësohet nga ekuacioni:

Largësia nga një pikë në një vijë.

Teorema. Nëse jepet një pikë M(x 0, y 0), pastaj distanca në vijën e drejtë Ax + Wu + C = 0 përcaktuar si:

Dëshmi. Lëreni pikën M 1 (x 1, y 1)- baza e një pingule të rënë nga një pikë M për një të dhënë

e drejtpërdrejtë. Pastaj distanca midis pikave M Dhe M 1:

(1)

Koordinatat x 1 Dhe në 1 mund të gjendet si zgjidhje për sistemin e ekuacioneve:

Ekuacioni i dytë i sistemit është ekuacioni i një drejtëze që kalon në një pikë të caktuar M 0 pingul

dhënë vijë të drejtë. Nëse e transformojmë ekuacionin e parë të sistemit në formën:

A(x - x 0) + B(y - y 0) + Ax 0 + Nga 0 + C = 0,

atëherë, duke zgjidhur, marrim:

Duke i zëvendësuar këto shprehje në ekuacionin (1), gjejmë:

Teorema është vërtetuar.

§ 1. Vektori i drejtimit dhe koeficienti këndor i një drejtëze (në një sistem koordinativ afine arbitrar). Ekuacioni i një drejtëze

Përkufizimi. Çdo vektor jozero kolinear me një vijë të caktuar quhet vektor i drejtimit të tij.

Meqenëse çdo dy vektorë drejtimi të së njëjtës drejtëz janë kolinear me njëri-tjetrin, njëri prej tyre fitohet nga tjetri duke shumëzuar me një numër të caktuar.

Pjesa më e madhe e këtij kapitulli është studimi i vijave të drejta në një rrafsh; vetëm në §§ 4 dhe 10 rreshta në hapësirë ​​merren parasysh; Linjat në hapësirë ​​do të studiohen gjithashtu në Kapitullin X.

Le të supozojmë se në një plan të caktuar zgjidhet një herë e përgjithmonë një sistem i koordinatave afine.

Së pari shqyrtojmë rastin e një drejtëze d paralele me një nga boshtet koordinative. Nëse vija e drejtë d është paralele me boshtin e ordinatave, atëherë (sipas vërejtjes në faqen 40) vektorët e drejtimit të saj janë të gjithë vektorë të formës dhe vetëm ata (këtu - një numër arbitrar). Në të njëjtën mënyrë, vektorët jozero të formës dhe vetëm këta vektorë janë vektorë drejtimi të çdo vije të drejtë paralele me boshtin x.

Le të jetë drejtëza d paralele me boshtin e ordinatave dhe të presë boshtin e abshisës në një pikë (Fig. 63). Atëherë të gjithë vektorët OM, ku M është një pikë arbitrare e drejtëzës, kur projektohen në boshtin e abshisës (përgjatë boshtit të ordinatave) shndërrohen në të njëjtin vektor për të gjitha pikat M të drejtëzës sonë (dhe vetëm për to) kemi

Ky është ekuacioni i një drejtëze paralele me boshtin e ordinatave. Në mënyrë të ngjashme, një vijë e drejtë paralele me boshtin x ka ekuacionin

(Në këtë rast, paralelizmi kuptohet në një kuptim të gjerë - vetë boshti i ordinatave ka ekuacionin, dhe boshti i abshisës

Fjalia e mëposhtme e thjeshtë vlen:

Për të gjithë vektorët e drejtimit të një drejtëze të caktuar që nuk është paralel me boshtin e ordinatës, raporti i ordinatës së vektorit me abshisën e tij ka të njëjtën vlerë konstante k, që quhet pjerrësia e drejtëzës së caktuar.

Në fakt, nëse janë dy vektorë drejtimi të një rreshti të caktuar d, atëherë, d.m.th., njëkohësisht

dhe, për rrjedhojë (që)

Vërejtje 1. Vektori i drejtimit të drejtëzës paralele me boshtin e ordinatës ka formën prandaj koeficienti këndor i drejtëzës paralele me boshtin e ordinatës është i barabartë me .

Koeficienti këndor i një vije të drejtë paralele me boshtin e abshisës është 0.

Vërejtje 2. Çdo vektor për të cilin raporti është i barabartë me pjerrësinë k të një drejtëze të caktuar d është vektor i drejtimit të kësaj drejtëze.

Për linjat paralele me cilindo nga boshtet e koordinatave, deklarata është e qartë (që atëherë ose dhe vektori për të cilin , është paralel me boshtin koordinativ përkatës). Le të mos jetë drejtëza d paralele me asnjë nga boshtet e koordinatave dhe le të ketë një vektor të drejtimit të kësaj drejtëze. Atëherë, d.m.th., vektori u është kolinear me vektorin e drejtimit të drejtëzës së tyre d dhe, për rrjedhojë, është vetë vektori i drejtimit të tij.

Vërejtje 3. Nëse sistemi i koordinatave është drejtkëndor, atëherë për koeficientin këndor k të drejtëzës d kemi , ku a është këndi i prirjes së çdo vektori të drejtimit të drejtëzës d ndaj boshtit të abshisave.

Le të gjejmë tani ekuacionin e një drejtëze d që nuk është paralel me boshtin e ordinatave (sistemi i koordinatave është përsëri një afinar arbitrar).

Le të shënojmë koeficientin këndor të drejtëzës d me k, dhe pikën e prerjes së saj me boshtin me (Fig. 64).

Nëse një pikë arbitrare në drejtëzën d është e ndryshme nga pika Q, atëherë vektori është vektori i drejtimit të drejtëzës d dhe, për rrjedhojë,

Me fjalë të tjera, të gjitha pikat në vijën d plotësojnë ekuacionin

Anasjelltas, çdo pikë që plotëson ekuacionin (1) shtrihet në vijën d: në fakt, ekziston një pikë unike M me një abshisë të shtrirë në vijën d, dhe kjo pikë, që ka të njëjtën abshisë si pika, plotëson ekuacionin (1) dhe, Kjo do të thotë se ka të njëjtën ordinatë si pika. Kjo do të thotë, domethënë, pika qëndron në vijë.

Pra, ekuacioni (1) plotësohet nga të gjitha pikat e drejtëzës d dhe vetëm nga ato, dhe kjo do të thotë se ekuacioni (1) është ekuacioni i drejtëzës .

Le të gjejmë, në çdo mënyrë, një ekuacion të formës (1), i cili plotësohet nga të gjitha pikat e një drejtëze të caktuar d dhe vetëm nga ato.

Le të vërtetojmë se atëherë sigurisht që ekziston një ordinatë Q e kryqëzimit të drejtëzës d me boshtin e ordinatave dhe k është pjerrësia e kësaj drejtëze.

Pohimi i parë është i qartë: për të gjetur pikën Q të prerjes së drejtëzës d me boshtin e ordinatave, duhet të zëvendësojmë me ekuacionin (1) që marrim, d.m.th. Më tej, për çdo zgjedhje të një pike në një vijë të ndryshme nga Q, vektori d është vektori i drejtimit të kësaj vije, dhe, për rrjedhojë, është pjerrësia e drejtëzës.

Pra, ekziston një ekuacion unik i formës (1), i cili është ekuacioni i një rreshti të caktuar d (jo paralel me ordinatën). Ky ekuacion është i shkallës së parë; meqenëse një drejtëz paralele me boshtin e ordinatave përcaktohet nga një ekuacion i shkallës së parë, ne kemi vërtetuar se çdo drejtëz në rrafsh përcaktohet nga një ekuacion i shkallës së parë që lidh koordinatat e pikave të saj.

Le të vërtetojmë propozimin e kundërt. Le

Një ekuacion arbitrar i shkallës së parë në lidhje me . Le të vërtetojmë se është një ekuacion i disa drejtëzave.

Ka dy raste të mundshme: ose VO.



Ju pëlqeu artikulli? Ndani me miqtë tuaj!