Вычисление угла между векторами.
Составление уравнение плоскости по трем точкам.
Решение задач с доказательством.
Для того, чтобы успешно решать задачи методом координат, полезно помнить:
Чтобы задать вектор, проходящий черерз 2 точки, нужно из координат второй точки вычесть координаты первой точки.
Чтобы найти длину вектора, нужно извлечь корень квадратный из суммы квадратов его координат.
Задача. Найти координаты и длины векторов AB, BC, AC, если точки имееют координаты А = (5; 8; 3), B = (1; 0; −3), C = (−2; 5; −1).
AB = (1−5; 0-8; −3−3) = (−4; −8; −6)
AC = (−2−5; 5−8; −1−3) = (−7; −3; −4)
BC = (1−(−2); 0−5; −1−3) = (3; −5; −4)
Для нахождения угла между двумя векторами a = (x1; y1; z1) и b = (x2; y2; z2):
Задача. Найдите площадь треугольника, ограниченную точками A = (−4; 4; 4), B = (3; 1; 0), C = (−1; 0; 6).
- Находим координаты векторов.
- Вычисляем косинус угла между векторами.
- Через основное тригометрическое тождество получаем синус.
- Подставляем в формулу площади.
AB = (3−(−4); 1−4; 0−4) = (7; −3; −4)
AC = (−1−(−4); 0−4; 6−4) = (3; −4; 2)
Задача. Задайте уравнение плоскости, проходящей через точки A = (−4; 4; 4), B = (3; 1; 0), C = (−1; 0; 6).
- Находим координаты векторов.
- Задаем матрицу плоскости.
- Вычисляем ее определитель, это и есть уравнение плоскости.
AB = (3−(−4); 1−4; 0−4) = (7; −3; −4)
AC = (−1−(−4); 0−4; 6−4) = (3; −4; 2)
Первая строчка заполняется переменными x, y, z, и из них вычитаются координаты любой точки плоскости. В данном случае вычитается точка С = (−1; 0; 6). Тогда получится такая строка: (x−(−1); y−0; z−6).
Вторая строчка - координаты первого вектора.
Третья строчка - координаты второго вектора (нет разницы какой из векторов задавать во второй строчке, а какой в третьей).
Четвертая заполняется аналогично первой.
Пятая - аналогично второй.
Теперь перемножаем все значения на одном синем отрезке и складываем с другими значениями на других отрезках:
(х+1)*(−3)*2 + 7*(−4)*(z−6) + 3*y*(−4)
Аналогично делаем с зелеными отрезками:
(z−6)*(−3)*3 + (−4)*(−4)*(x+1) + 2*y*7
Осталось из значений синих отрезков вычесть значения зеленых отрезков:
(х+1)*(−3)*2 + 7*(−4)*(z−6) + 3*y*(−4) − ((z−6)*(−3)*3 + (−4)*(−4)*(x+1) + 2*y*7) =
= −22х −26y −19z + 92
−22х −26y −19z + 92 - искомое уравнение плоскости, проходящей через точки A = (−4; 4; 4), B = (3; 1; 0), C = (−1; 0; 6).
P.s. Если вам кажется, что это сложно, то огорчу вас. Одна из первых тем (самых простых), которые вы будите проходить на первом курсе любого университета - это матрицы, так что можно немного облегчить себе жизнь и разобраться заранее.
Задача. Найдите угол между плоскостью, проходящей через точки A = (−4; 4; 4), B = (3; 1; 0), C = (−1; 0; 6), и плоскостью, заданную уравнением
14x + 6y −27z + 51 = 0.
- Задаем уравнение плоскости, проходящей через 3 точки ( нашли в предыдущей задаче).
- Находим косинус угла между плоскостями ( формула аналогична косинусу угла между прямыми).
Будь в курсе новых статеек, видео и легкого математического юмора.