Общие уравнения прямой в пространстве

Линия в трехмерном пространстве определяется, вообще говоря, пересечением двух поверхностей, т.е. описывается системой двух уравнений.

Прямую в пространстве можно рассматривать как линию пересечения двух плоскостей и, следовательно, описывать системой двух линейных уравнений

при условии, что эти плоскости непараллельны, т.е. их нормальные векторы неколлинеарны.

Расстояние между скрещивающимися прямыми в пространстве

· В трехмерном пространстве в прямоугольной системе координат Oxyz заданы две скрещивающиеся прямые a и b. Прямую a определяют параметрические уравнения прямой в пространстве вида

X=-2

Y=2t+1

Z=-3t+4

, а прямую b – канонические уравнения прямой в пространстве . Найдите расстояние между заданными скрещивающимися прямыми.

Очевидно, прямая a проходит через точку и имеет направляющий вектор . Прямая b проходит через точку , а ее направляющим вектором является вектор .

Вычислим векторное произведение векторов и :

Таким образом, нормальный вектор плоскости , проходящей через прямую b параллельно прямой a, имеет координаты .

Тогда уравнение плоскости есть уравнение плоскости, проходящей через точку и имеющей нормальный вектор :

Нормирующий множитель для общего уравнения плоскости равен . Следовательно, нормальное уравнение этой плоскости имеет вид .

Осталось воспользоваться формулой для вычисления расстояния от точки до плоскости :

Это и есть искомое расстояние между заданными скрещивающимися прямыми.

УГОЛ МЕЖДУ ПРЯМЫМИ

Углом между прямыми в пространстве будем называть любой из смежных углов, образованных двумя прямыми, проведёнными через произвольную точку параллельно данным.

Пусть в пространстве заданы две прямые:

Очевидно, что за угол φ между прямыми можно принять угол между их направляющими векторами и . Так как , то по формуле для косинуса угла между векторами получим

.

Условия параллельности и перпендикулярности двух прямых равносильны условиям параллельности и перпендикулярности их направляющих векторов и :

Две прямые параллельны тогда и только тогда, когда их соответствующие коэффициенты пропорциональны, т.е. l ₁ параллельна l ₂ тогда и только тогда, когда параллелен .

Две прямые перпендикулярны тогда и только тогда, когда сумма произведений соответствующих коэффициентов равна нулю: .

Примеры.

1. Найти угол между прямыми и .

2. Найти уравнения прямой проходящей через точку М ₁(1;2;3) параллельно прямой l ₁:

Поскольку искомая прямая l параллельна l ₁, то в качестве направляющего вектора искомой прямой l можно взять направляющий вектор прямой l ₁.

3. Составить уравнения прямой, проходящей через точку М ₁(-4;0;2) и перпендикулярной прямым: и .

Направляющий вектор прямой l можно найти как векторное произведение векторов и :

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: