Инструменты пользователя

Инструменты сайта


math-public:vectorniy_metod_v_prostranstve_thm
  1. $cos{\hat{(l,m)}}=\left|\dfrac{\vec{a}\cdot\vec{b}}{|\vec{a}||\vec{b}|}\right|$ – угол между прямыми
  2. $\sin{\hat{(l,\alpha)}}=|\cos{\hat{(\vec{n}_\alpha,\vec{v})}}|$ – угол между прямой и плоскостью
  3. $\cos{\hat{(\alpha,\beta)}}=|\cos{\hat{(\vec{n}_\alpha,\vec{n}_\beta)}}|$ – угол между плоскостями
  4. $\rho(A,\alpha)=\left|\dfrac{\vec{c}\cdot\vec{n}}{|\vec{n}|}\right|$ – расстояние от точки до плоскости
  5. $\rho(l,m)=\left|\dfrac{\vec{c}\cdot\vec{n}}{|\vec{n}|}\right|$ – расстояние между скрещивающимися прямыми, $\vec{n}=\vec{v}_l\times\vec{v}_m$
  6. $S_{ABC}=\dfrac{1}{2}\cdot|\overrightarrow{AB}\times\overrightarrow{AC}|$ – площадь треугольника
  7. $V_{ABCD}=\dfrac{1}{6}|(\vec{a},\vec{b},\vec{c})| = \dfrac{1}{6}|(\vec{a}\times\vec{b})\cdot \vec{c}|$ – объем пирамиды
  8. $V_{ABCDA_1B_1C_1D_1}=|(\vec{a},\vec{b},\vec{c})|=|(\vec{a}\times\vec{b})\cdot\vec{c}|$ – объем параллелепипеда
  9. $\rho(A,l) = \dfrac{|\vec{c}\times\vec{v}|}{|\vec{v}|}$ – расстояние от точки до прямой

Теорема 1

Угол между прямой $l$ и плоскостью $\alpha$ можно найти из соотношения $$\sin{\hat{(l,\alpha)}}=|\cos{\hat{(\vec{n}_\alpha,\vec{v})}}|,$$ где $\vec{v}$ – направляющий вектор прямой $l$, а $\vec{n}_\alpha$ – нормаль к плоскости $\alpha$.


Теорема 2

Угол между плоскостями $\alpha$ и $\beta$ можно найти из соотношения $$\cos{\hat{(\alpha,\beta)}}=|\cos{\hat{(\vec{n}_\alpha,\vec{n}_\beta)}}|,$$ где $\vec{n}_\alpha$ и $\vec{n}_\beta$ – это нормали к плоскостям $\alpha$ и $\beta$ соответственно.


Лемма

Пусть даны вектора ненулевые вектора $\vec{c}$, $\vec{n}$. Длина проекции вектора $\vec{c}$ на вектор $\vec{n}$ вычисляется по формулам

  1. $|Pr_{\vec{n}}\vec{c}| = \Big|\,|\vec{c}|\cos{\varphi}\,\Big|$
  2. $|Pr_{\vec{n}}\vec{c}| = \left|\dfrac{\vec{c}\cdot\vec{n}}{|\vec{n}|}\right|$

Теорема 3

Расстояние от точки $A$ до плоскости $\alpha$ можно найти по формуле $$\rho(A,\alpha)=\left|\dfrac{\vec{c}\cdot\vec{n}}{|\vec{n}|}\right|,$$ где $\vec{c}$ – произвольный вектор, соединяющий точку $A$ и плоскость $\alpha$, а $\vec{n}$ – нормаль к плоскости $\alpha$.

Доказательство

Выберем на плоскости $\alpha$ произвольную точку $B$. Тогда $\vec{c}=\overrightarrow{AB}$. Пусть $\varphi$ – это угол между векторами $\vec{c}$ и $\vec{n}$.

Ясно, что искомое расстояние – это длина проекции вектора $\vec{c}$ на нормаль $\vec{n}$.

Тогда $\rho(A,\alpha)=|Pr_{\vec{n}}{\vec{c}}|=|\vec{c}\cos{\varphi}|=\left|\dfrac{|\vec{n}|\,|\vec{c}|\cos{\varphi}}{|\vec{n}|}\right|=\left|\dfrac{\vec{c}\cdot\vec{n}}{|\vec{n}|}\right|$


Теорема 4

Расстояние между скрещивающимися прямыми $l$ и $m$ можно найти по формуле $$\rho(l,m)=\left|\dfrac{\vec{c}\cdot\vec{n}}{|\vec{n}|}\right|,$$ где $\vec{c}$ – произвольный вектор, соединяющий данные прямые, а $\vec{n}$ перпендикулярен обеим данным прямым.

Доказательство

Построим плоскость $\alpha$, проходящую через прямую $l$ и параллельную прямой $m$.

Вектор $\vec{n}$ будет нормалью к плоскости $\alpha$, так как он перпендикулярен обеим прямым.

Ясно, что искомое расстояние – это длина проекции вектора $\vec{c}$ на нормаль $\vec{n}$.

Тогда $\rho(l,m)=|Pr_{\vec{n}}{\vec{c}}|=|\vec{c}\cos{\varphi}|=\left|\dfrac{|\vec{n}|\,|\vec{c}|\cos{\varphi}}{|\vec{n}|}\right|=\left|\dfrac{\vec{c}\cdot\vec{n}}{|\vec{n}|}\right|$

math-public/vectorniy_metod_v_prostranstve_thm.txt · Последнее изменение: 2019/04/02 18:52 — labreslav

Donate Powered by PHP Valid HTML5 Valid CSS Driven by DokuWiki