Примеры решения типовых задач. 1. Найти объем пирамиды, вершинами которой служат точки

 

1. Найти объем пирамиды, вершинами которой служат точки

А(1;2;3); В(0;-1;1); С(2;5;2); D(3;0;-2).

Решение:

. Найдем координаты векторов :

;

;

.

.

=4.

Ответ: 4.

 

2. Доказать, что векторы =2 , и компланарны.

Доказательство:

,следовательно, компланарны.

3. Проверить, лежат ли точки А(2;-1;-2), В(1;2;1), С(2;3;0), D(5;0;6) в одной плоскости.

Решение:

Для того чтобы доказать, что точки А, В, С, D лежат в одной плоскости, нужно доказать, что векторы компланарны. Найдем координаты векторов :

{1-2;2-(-1);1-(-2)}={-1;3;3};

{2-2;3-(-1);0-(-2)}={0;4;2};

{5-2;0-(-1);6-(-2)}={3;1;8}.

Проверим компланарность векторов :

, следовательно, векторы не компланарны, таким образом, точки А, В, С, D не лежат в одной плоскости.

4. Даны координаты вершин пирамиды А(1;2;-3), В(1;0;-1), С(2;4; -6), D(0;-1;3). Найти а) V_АВСD; б) S_∆АВС; в) ; г) .

Решение:

а)V_АВСD= . Найдем координаты векторов :

{1-1;0-2;-1(-3)}={0;-2;-2};

{2-1;4-2;-6-(-3)}={1;2;-3};

{0-1;-1-2;3-(-3)}={-1;-3;6}.

Найдем смешанное произведение :

=2(6-3)=2(-3+2)=6-2=4.

Итак, V_АВСD= (куб.ед.).

б) S_∆АВС= . Найдем векторное произведение векторов :

.

.

S_∆АВС= (кв.ед.)

в) .

Найдем скалярное произведение векторов :

=0∙1+(-2)2+2(-2)=0-4-6=-10.

Найдем длину | |= .

Итак, .

г) .Найдем скалярное произведение :

=1(-1)+2(-3)+(-3)6=-1-6-18=-25.

Найдем длину :

| |= . Значит, .

Ответ: а) 2/3 куб.ед.; б) кв.ед. в) ; г) .

 

ЗАДАЧИ ДЛЯ САМОСТОЯТЕЛЬНОГО РЕШЕНИЯ

 

1.Найти длину вектора , если: С(1;-3;4), D(0;-2;1).

Ответ: | |= .

2. Найти длину радиус-вектора точки М(2;-3;6).

Ответ: 7.

3. Найти длину вектора , если {2;-1;0}, {3;-1;4}.

Ответ: .

4.Найти направляющие косинусы вектора , если А(3;-5;4); D(2;-1;0).

Ответ: cosα= : cos = : cosγ= .

5. Даны векторы =2 и . Найти: а) ; б) ; в) .

Ответ: а) 5; б) 5/9; в) .

6. Даны векторы . Проверить, являются ли они ортогональными.

Ответ: не являются.

7. Вычислить работу силы , если точка ее приложения перемещается прямолинейно из начала координат в положение М(1;-1;3).

Ответ: 16.

8. Раскрыть скобки и упростить выражение:

1) ;

2) .

Ответ: 1) 2 ; 2) 3.

9. Даны векторы и . Найти .

Ответ: .

10. Найти площадь параллелограмма АВСD, если его вершины А(3;-2;4), В(0;-1;6), С(1;-3;6), D(1;-1;0).

Ответ: .

11. Сила приложена в точке А(1;-1;0). Найти ее момент относительно точки В(2;-1;3).

12. Проверить компланарность векторов ,

, .

Ответ: компланарны.

13. Даны координаты вершин пирамиды А(4;4;10), В(7;10;2), С(2;8;4), D(9;6;9).

Найти: а) V_АВСD; б) S_∆АВС; в) ; г) .

Ответ: а) 4; б) ; в) ; г) .

14. Найти угол между векторами , где единичные векторы и угол между ними равен 120˚.

Ответ: -1/2.

 

АНАЛИТИЧЕСКАЯ ГЕОМЕТРИЯ

Прямая линия на плоскости

Уравнением линии на плоскости ХОУ называется такое уравнение F(x,y)=0 с двумя переменными, которому удовлетворяют координаты х и у каждой точки линии и не удовлетворяют координаты любой точки, не лежащей на линии.

Переменные х и у в уравнении линии называются текущими координатами точек линии.

Простейшей из линий является прямая.

Разным способам задания прямой соответствуют в прямоугольной системе координат различные виды ее уравнений (табл. 1).

Таблица 1

№ п/п	Вид уравнения	Смысл входящих в уравнение коэффициентов	Примечания
	Уравнение с угловым коэффициентом y=kx+b	k – тангенс угла a наклона прямой к положительному направлению оси ОХ; b – отрезок, отсекаемый прямой от оси ОY	a≠π/2
	Общее уравнение прямойАх+Ву+С=0	А,В – координаты вектора, перпендикулярного прямой (нормального вектора) N	А,В не равны нулю одновременно
	Уравнение прямой, про-ходящей через данную точку в данном направ-лении у-у0=k(х-х0)	т.М(х0,у0) – заданная точка; k – угловой коэффициент прямой	При различных k уравнение называется уравнением пучка прямых с центром в точке М(х0,у0)
	Уравнение прямой, проходящей через две заданные точки	т.М1(х 1, у 1), т.М2(х 2, у 2) – заданные точки	-
	Уравнение прямой в отрезках на осях х	а,b – отрезки, отсекаемые прямой от координатных осей ОХ и ОY соответственно	а ≠0, b ≠0
	Уравнение прямой, проходящей через заданную точку параллельно заданному вектору	т.М0(х 0, у 0) – заданная точка; m,n – координаты вектора, параллельного искомой прямой (направляющего век-тора)	Такое уравнение часто называют каноническим
№ п/п	Вид уравнения	Смысл входящих в уравнение коэффициентов	Примечания
	Уравнение прямой, проходящей через данную точку перпендикулярно данному вектору А(х-х 0)+В(у-у 0)=0	т.М0(х 0, у 0) – заданная точка, А,В – координаты нормального вектора искомой прямой

 

Угол между двумя прямыми

 

Пусть прямые l ₁и l ₂ заданы своими уравнениями с угловыми коэффициентами: l ₁: y=k₁х+b₁, l₂: y=k₂x+b₂, тогда острый угол между двумя прямыми определяется его тангенсом по формуле

.

Если прямые l ₁и l ₂ заданы общими уравнениями А₁ х +В₁ у +С₁=0 и А₂ х +В₂у+С₂=0, то угол между ними можно найти как угол между их нормальными векторами

.

В случае задания прямых своими каноническими уравнениями

угол между прямыми находится как угол между направляющими векторами прямых

.

 

Условия параллельности и перпендикулярности прямых (табл. 2)

Таблица 2

№ п/п	Способ задания прямых	Условие параллельности прямых	Условие перпендикулярности прямых
	l 1: y=k1х+b, l2: y=k2x+b2	k 1= k 2	k 1 k 2= -1
	l 1: А1 х +В1 у +С1=0 l 2: А2 х +В2у+С2=0		A1A2+B1B2=0
	l 1: l 2:		m 1 m 2+ n 1 n 2=0