Как определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямыми

Видео:Определение кратчайшего расстояние между скрещивающимися прямыми методом замены плоскостей проекцииСкачать

Определение кратчайшего расстояние между скрещивающимися прямыми методом замены плоскостей проекции

Расстояние между скрещивающимися прямыми: определение и примеры нахождения

Статья нацелена на нахождение расстояния между скрещивающимися прямыми методом координат. Будет рассмотрено определение расстояния между этими прямыми, получим алгоритм при помощи которого преобразуем нахождение расстояния между скрещивающимися прямыми. Закрепим тему решением подобных примеров.

Видео:19. Расстояние между параллельными прямыми Расстояние между скрещивающимися прямымиСкачать

19. Расстояние между параллельными прямыми Расстояние между скрещивающимися прямыми

Расстояние между скрещивающимися прямыми – определение

Предварительно необходимо доказать теорему, которая определяет связь между заданными скрещивающимися прямыми.

Раздел взаимного расположения прямых в пространстве говорит о том, что если две прямые называют скрещивающимися, если их расположение не в одной плоскости.

Через каждую пару скрещивающихся прямых может проходить плоскость, параллельная данной, причем только одна.

По условию нам даны скрещивающиеся прямые a и b . Необходимо доказать проходимость единственной плоскости через прямую b , параллельную данной прямой a . Аналогичное доказательство необходимо применять для прямой a , через которую проходит плоскость, параллельная данной прямой b .

Для начала необходимо отметить точку Q на прямой b . Если следовать из определения параллельности прямых, то получаем, что через точку пространства можно провести прямую, параллельную заданной прямой, причем только одну. Значит, через точку Q проходит только одна прямая, параллельная прямой a . Примем обозначение а а 1 .

Раздел способов задания плоскости было говорено о том, что прохождение единственной плоскости возможно через две пересекающиеся прямые. Значит, получаем, что прямые b и а 1 – пересекающиеся прямые, через которые проходит плоскость, обозначаемая χ .

Исходя из признака параллельности прямой с плоскостью, можно сделать вывод, что заданная прямая a параллельна относительно плоскости χ , потому как прямая a параллельна прямой а 1 , расположенной в плоскости χ .

Плоскость χ является единственной, так как прямая, проходящая через заданную прямую, находящуюся в пространстве, параллельна заданной прямой. Рассмотрим на рисунке, предоставленном ниже.

Как определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямыми

При переходе от определения расстояния между скрещивающимися прямыми определяем расстояние через расстояние между прямой и параллельной ей плоскостью.

Расстоянием между скрещивающимися прямыми называют расстояние между одной из скрещивающихся прямых и параллельной ей плоскостью, проходящей через другую прямую.

То есть расстояние между прямой и плоскостью является расстоянием от заданной точки к плоскости. Тогда применима формулировка определения расстояния между скрещивающимися прямыми.

Расстоянием между скрещивающимися прямыми называют расстояние от некоторой точки скрещивающихся прямых к плоскости, проходящей через другую прямую, параллельную первой прямой.

Произведем подробное рассмотрение прямых a и b . Точка М 1 располагается на прямой a , через прямую b проводится плоскость χ , параллельная прямой a . Из точки М 1 проводим перпендикуляр М 1 Н 1 к плоскости χ . Длина этого перпендикуляра является расстоянием между скрещивающимися прямыми a и b . Рассмотрим на рисунке, приведенном ниже.

Как определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямыми

Видео:✓ Расстояние между скрещивающимися прямыми | ЕГЭ-2018. Задание 13. Математика | Борис ТрушинСкачать

✓ Расстояние между скрещивающимися прямыми | ЕГЭ-2018. Задание 13. Математика | Борис Трушин

Нахождение расстояния между скрещивающимися прямыми – теория, примеры, решения

Расстояния между скрещивающимися прямыми находятся при построении отрезка. Искомое расстояние равняется длине этого отрезка. По условию задачи его длина находится по теореме Пифагора, по признакам равенства или подобия треугольников или другим.

Когда имеем трехмерное пространство с системой координат О х у z с заданными в ней прямыми a и b , то вычисления следует проводить, начиная с расстояния между заданными скрещивающимися при помощи метода координат. Произведем подробное рассмотрение.

Пусть по условию χ является плоскостью, проходящей через прямую b , которая параллельна прямой a . Искомое расстояние между скрещивающимися прямыми a и b равняется расстоянию от точки М 1 , расположенной на прямой a , к плоскости _ χ . Для того, чтобы получить нормальное уравнение плоскости χ , необходимо определить координаты точки M 1 ( x 1 , y 1 , z 1 ) , расположенной на прямой a . Тогда получим cos α · x + cos β · y + cos γ · z — p = 0 , которое необходимо для определения расстояния M 1 H 1 от точки M 1 x 1 , y 1 , z 1 к плоскости χ . Вычисления производятся по формуле M 1 H 1 = cos α · x 1 + cos β · y 1 + cos γ · z 1 — p . Необходимое расстояние равняется искомому расстоянию между скрещивающимися прямыми.

Данная задача предполагает получение координат точки М 1 , которая располагается на прямой a , нахождение нормального уравнения плоскости χ .

Определение координат точки М 1 необходимо и возможно при знании основных видов уравнений прямой в пространстве. Чтобы получить уравнение плоскости χ , необходимо остановиться подробней на алгоритме вычисления.

Если координаты x 2 , y 2 , z 2 будут определены при помощи точки М 2 , через которую проведена плоскость χ , получаем нормальный вектор плоскости χ в виде вектора n → = ( A , B , C ) . Следуя из этого, можно записать общее уравнение плоскости χ в виде A · x — x 2 + B · ( y — y 2 ) + C · ( z — z 2 ) = 0 .

Вместо точки М 2 может быть взята любая другая точка, принадлежащая прямой b , потому как плоскость χ проходит через нее. Значит, координаты точки М 2 найдены. Необходимо перейти к нахождению нормального вектора плоскости χ .

Имеем, что плоскость χ проходит через прямую b , причем параллельна прямой a . Значит, нормальный вектор плоскости χ перпендикулярен направляющему вектору прямой a , обозначим a → , и направляющему вектору прямой b , обозначим b → . Вектор n → будет равняться векторному произведению a → и b → , что значит, n → = a → × b → . После определения координат a x , a y , a z и b x , b y , b z направляющих векторов заданных прямых a и b , вычисляем

n → = a → × b → = i → j → k → a x a y a z b x b y b z

Отсюда находим значение координат A , B , C нормального вектора к плоскости χ .

Знаем, что общее уравнение плоскости χ имеет вид A · ( x — x 2 ) + B · ( y — y 2 ) + C · ( z — z 2 ) = 0 .

Необходимо привести уравнение к нормальному виду cos α · x + cos β · y + cos γ · z — p = 0 . После чего нужно произвести вычисления искомого расстояния между скрещивающимися прямыми a и b , исходя из формулы M 1 H 1 = cos α · x 1 + cos β · y 1 + cos γ · z 1 — p .

Чтобы найти расстояние между скрещивающимися прямыми a и b , необходимо следовать алгоритму:

  • определение координат ( x 1 , y 1 , z 1 ) и x 2 , y 2 , z 2 точек М 1 и М 2 , расположенных на прямых a и b соответственно;
  • получение координат a x , a y , a z и b x , b y , b z , принадлежащих направляющим векторам прямых a и b ;
  • нахождение координат A , B , C , принадлежащих вектору n → на плоскости χ , проходящей через прямую b , расположенную параллельно a , по равенству n → = a → × b → = i → j → k → a x a y a z b x b y b z ;
  • запись общего уравнения плоскости χ в виде A · x — x 2 + B · ( y — y 2 ) + C · ( z — z 2 ) = 0 ;
  • приведение полученного уравнения плоскости χ к уравнению нормального вида cos α · x + cos β · y + cos γ · z — p = 0 ;
  • вычисление расстояния M 1 H 1 от M 1 x 1 , y 1 , z 1 к плоскости χ , исходя из формулы M 1 H 1 = cos α · x 1 + cos β · y 1 + cos γ · z 1 — p .

Пример 1

Имеются две скрещивающиеся прямые в прямоугольной системе координат О х у z трехмерного пространства. Прямая a определена параметрическим уравнением прямой в пространстве x = — 2 y = 1 + 2 · λ z = 4 — 3 · λ , прямая b при помощи канонического уравнения прямой в пространстве x 1 = y — 1 — 2 = z + 4 6 . Найти расстояние между скрещивающимися прямыми.

Понятно, что прямая а пересекает точку M 1 ( — 2 , 1 , 4 ) с направляющим вектором a → = ( 0 , 2 , — 3 ) , а прямая b пересекает точку M 2 ( 0 , 1 , — 4 ) с направляющим вектором b → = ( 1 , — 2 , 6 ) .

Для начала следует произвести вычисление направляющих векторов a → = ( 0 , 2 , — 3 ) и b → = ( 1 , — 2 , 6 ) по формуле. Тогда получаем, что

a → × b → = i → j → k → 0 2 — 3 1 — 2 6 = 6 · i → — 3 · j → — 2 · k →

Отсюда получаем, что n → = a → × b → — это вектор плоскости χ , который проходит через прямую b параллельно a с координатами 6 , — 3 , — 2 . Получим:

6 · ( x — 0 ) — 3 · ( y — 1 ) — 2 · ( z — ( — 4 ) ) = 0 ⇔ 6 x — 3 y — 2 z — 5 = 0

Находим нормирующий множитель для общего уравнения плоскости 6 x — 3 y — 2 z — 5 = 0 . Вычислим по формуле 1 6 2 + — 3 2 + — 2 2 = 1 7 . Значит, нормальное уравнение примет вид 6 7 x — 3 7 y — 2 7 z — 5 7 = 0 .

Необходимо воспользоваться формулой, чтобы найти расстояние от точки M 1 — 2 , 1 , 4 до плоскости, заданной уравнением 6 7 x — 3 7 y — 2 7 z — 5 7 = 0 . Получаем, что

M 1 H 1 = 6 7 · ( — 2 ) — 3 7 · 1 — 2 7 · 4 — 5 7 = — 28 7 = 4

Отсюда следует, что искомым расстоянием является расстояние между заданными скрещивающимися прямыми, является значение 4 .

Видео:Расстояние между скрещивающимися прямымиСкачать

Расстояние между скрещивающимися прямыми

Четыре способа решения задач на нахождение расстояния между скрещивающимися прямыми

Разделы: Математика

Среди огромного количества стереометрических задач в учебниках геометрии, в различных сборниках задач, пособиях по подготовке в ВУЗы крайне редко встречаются задачи на нахождение расстояния между скрещивающимися прямыми. Возможно, это обусловлено как узостью их практического применения (относительно школьной программы, в отличие от «выигрышных» задач на вычисление площадей и объемов), так и сложностью данной темы.

Практика проведения ЕГЭ показывает, что многие учащиеся вообще не приступают к выполнению заданий по геометрии, входящих в экзаменационную работу. Для обеспечения успешного выполнения геометрических заданий повышенного уровня сложности необходимо развивать гибкость мышления, способность анализировать предполагаемую конфигурацию и вычленять в ней части, рассмотрение которых позволяет найти путь решения задачи.

Школьный курс предполагает изучение четырех способов решения задач на нахождение расстояния между скрещивающимися прямыми. Выбор способа обусловлен, в первую очередь, особенностями конкретной задачи, предоставленными ею возможностями для выбора, и, во вторую очередь, способностями и особенностями «пространственного мышления» конкретного учащегося. Каждый из этих способов позволяет решить самую главную часть задачи — построение отрезка, перпендикулярного обеим скрещивающимся прямым (для вычислительной же части задач деление на способы не требуется).

Основные способы решения задач на нахождение расстояния между скрещивающимися прямыми

Нахождение длины общего перпендикуляра двух скрещивающихся прямых, т.е. отрезка с концами на этих прямых и перпендикулярного каждой из этих прямых.

Нахождение расстояния от одной из скрещивающихся прямых до параллельной ей плоскости, проходящей через другую прямую.

Нахождение расстояния между двумя параллельными плоскостями, проходящими через заданные скрещивающиеся прямые.

Нахождение расстояния от точки, являющейся проекцией одной из скрещивающихся прямых, на перпендикулярную ей плоскость (так называемый «экран») до проекции другой прямой на ту же самую плоскость.

Проведем демонстрацию всех четырех способов на следующей простейшей задаче: «В кубе с ребром а найти расстояние между любым ребром и диагональю не пересекающей его грани». Ответ: Как определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямыми.

Как определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямыми

hскр перпендикулярна плоскости боковой грани, содержащей диагональ d и перпендикулярна ребру, следовательно, hскр и является расстоянием между ребром а и диагональю d.

Как определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямыми

Плоскость A параллельна ребру и проходит через данную диагональ, следовательно, данная hскр является не только расстоянием от ребра до плоскости A, но и расстоянием от ребра до данной диагонали.

Как определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямыми

Плоскости A и B параллельны и проходят через две данные скрещивающиеся прямые, следовательно, расстояние между этими плоскостями равно расстоянию между двумя скрещивающимися прямыми.

Как определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямыми

Плоскость A перпендикулярна ребру куба. При проекции на A диагонали d данная диагональ обращается в одну из сторон основания куба. Данная hскр является расстоянием между прямой, содержащей ребро, и проекцией диагонали на плоскость C, а значит и между прямой, содержащей ребро, и диагональю.

Остановимся подробнее на применении каждого способа для изучаемых в школе многогранников.

Применение первого способа достаточно ограничено: он хорошо применяется лишь в некоторых задачах, так как достаточно сложно определить и обосновать в простейших задачах точное, а в сложных — ориентировочное местоположение общего перпендикуляра двух скрещивающихся прямых. Кроме того, при нахождении длины этого перпендикуляра в сложных задачах можно столкнуться с непреодолимыми трудностями.

Задача 1. В прямоугольном параллелепипеде с размерами a, b, h найти расстояние между боковым ребром и не пересекающейся с ним диагональю основания.

Как определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямыми

Пусть AHКак определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямымиBD. Так как А1А перпендикулярна плоскости АВСD , то А1А Как определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямымиAH.

AH перпендикулярна обеим из двух скрещивающихся прямых, следовательно AH?- расстояние между прямыми А1А и BD. В прямоугольном треугольнике ABD, зная длины катетов AB и AD, находим высоту AH, используя формулы для вычисления площади прямоугольного треугольника. Ответ: Как определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямыми

Задача 2. В правильной 4-угольной пирамиде с боковым ребром L и стороной основания a найти расстояние между апофемой и стороной основания, пересекающей боковую грань, содержащую эту апофему.

Как определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямыми

SHКак определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямымиCD как апофема, ADКак определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямымиCD, так как ABCD — квадрат. Следовательно, DH — расстояние между прямыми SH и AD. DH равно половине стороны CD. Ответ:Как определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямыми

Применение этого способа также ограничено в связи с тем, что если можно быстро построить (или найти уже готовую) проходящую через одну из скрещивающихся прямых плоскость, параллельную другой прямой, то затем построение перпендикуляра из любой точки второй прямой к этой плоскости (внутри многогранника) вызывает трудности. Однако в несложных задачах, где построение (или отыскивание) указанного перпендикуляра трудностей не вызывает, данный способ является самым быстрым и легким, и поэтому доступен.

Задача 2. Решение уже указанной выше задачи данным способом особых трудностей не вызывает.

Как определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямыми

Плоскость EFM параллельна прямой AD, т. к AD || EF. Прямая MF лежит в этой плоскости, следовательно, расстояние между прямой AD и плоскостью EFM равно расстоянию между прямой AD и прямой MF. Проведем OHКак определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямымиAD. OHКак определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямымиEF, OHКак определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямымиMO, следовательно, OHКак определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямыми(EFM), следовательно, OH — расстояние между прямой AD и плоскостью EFM, а значит, и расстояние между прямой AD и прямой MF. Находим OH из треугольника AOD.

Ответ:Как определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямыми

Задача 3. В прямоугольном параллелепипеде с размерами a,b и h найти расстояние между боковым ребром и не пересекающейся с ним диагональю параллелепипеда.

Как определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямыми

Прямая AA1 параллельна плоскости BB1D1D, B1D принадлежит этой плоскости, следовательно расстояние от AA1 до плоскости BB1D1D равно расстоянию между прямыми AA1 и B1D. Проведем AHКак определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямымиBD. Также, AH Как определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямымиB1B, следовательно AHКак определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямыми(BB1D1D), следовательно AHКак определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямымиB1D, т. е. AH — искомое расстояние. Находим AH из прямоугольного треугольника ABD.

Ответ: Как определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямыми

Задача 4. В правильной шестиугольной призме A:F1 c высотой h и стороной основания a найти расстояние между прямыми:

Как определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямыми

Рассмотрим плоскость E1EDD1. A1E1Как определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямымиEE1, A1E1Как определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямымиE1D1, следовательно

A1E1 Как определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямыми(E1EDD1). Также A1E1 Как определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямымиAA1. Следовательно, A1E1 является расстоянием от прямой AA1 до плоскости E1EDD1. ED1Как определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямыми(E1EDD1)., следовательно AE1 — расстояние от прямой AA1 до прямой ED1. Находим A1E1 из треугольника F1A1E1 по теореме косинусов. Ответ:Как определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямыми

б) AF и диагональю BE1.

Проведем из точки F прямую FH перпендикулярно BE. EE1Как определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямымиFH, FHКак определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямымиBE, следовательно FHКак определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямыми(BEE1B1), следовательно FH является расстоянием между прямой AF и (BEE1B1), а значит и расстоянием между прямой AF и диагональю BE1. Ответ:Как определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямыми

Применение этого способа крайне ограничено, так как плоскость, параллельную одной из прямых (способ II) строить легче, чем две параллельные плоскости, однако способ III можно использовать в призмах, если скрещивающиеся прямые принадлежат параллельным граням, а также в тех случаях, когда в многограннике несложно построить параллельные сечения, содержащие заданные прямые.

Как определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямыми

а) Плоскости BAA1B1 и DEE1D1 параллельны, так как AB || ED и AA1 || EE1. ED1Как определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямымиDEE1D1, AA1Как определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямыми(BAA1B1), следовательно, расстояние между прямыми AA1 и ED1 равно расстоянию между плоскостями BAA1B1 и DEE1D1. A1E1Как определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямымиAA1, A1E1Как определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямымиA1B1, следовательно, A1E1Как определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямымиBAA1B1. Аналогично доказываем, что A1E1Как определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямыми(DEE1D1). Т.о., A1E1 является расстоянием между плоскостями BAA1B1 и DEE1D1, а значит, и между прямыми AA1 и ED1. Находим A1E1 из треугольника A1F1E1, который является равнобедренным с углом A1F1E1, равным Как определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямыми. Ответ:Как определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямыми

Как определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямыми

б) Расстояние между AF и диагональю BE1 находится аналогично.

Ответ:Как определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямыми.

Задача 5. В кубе с ребром а найти расстояние между двумя непересекающимися диагоналями двух смежных граней.

Данная задача рассматривается как классическая в некоторых пособиях, но, как правило, ее решение дается способом IV, однако является вполне доступной для решения с помощью способа III.

Как определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямыми

Некоторую трудность в данной задаче вызывает доказательство перпендикулярности диагонали A1C обеим параллельным плоскостям (AB1D1 || BC1D). B1CКак определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямымиBC1 и BC1Как определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямымиA1B1, следовательно, прямая BC1 перпендикулярна плоскости A1B1C, и следовательно, BC1Как определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямымиA1C. Также, A1CКак определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямымиBD. Следовательно, прямая A1C перпендикулярна плоскости BC1D. Вычислительная же часть задачи особых трудностей не вызывает, так как hскр = EF находится как разность между диагональю куба и высотами двух одинаковых правильных пирамид A1AB1D1 и CC1BD.

Ответ:Как определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямыми

Данный способ имеет достаточно широкое применение. Для задач средней и повышенной трудности его можно считать основным. Нет необходимости применять его только тогда, когда один из трех предыдущих способов работает проще и быстрее, так как в таких случаях способ IV может только усложнить решение задачи, или сделать его труднодоступным. Данный способ очень выгодно использовать в случае перпендикулярности скрещивающихся прямых, так как нет необходимости построения проекции одной из прямых на «экран»

Задача 5. Все та же «классическая» задача (с непересекающимися диагоналями двух смежных граней куба) перестает казаться сложной, как только находится «экран» — диагональное сечение куба.

Как определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямыми

Как определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямыми

Рассмотрим плоскость A1B1CD. C1F Как определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямыми(A1B1CD), т. к. C1FКак определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямымиB1C и C1FКак определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямымиA1B1. Тогда проекцией C1D на «экран» будет являться отрезок DF. Проведем EMКак определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямымиDF. Отрезок EM и будет являться расстоянием между двумя непересекающимися диагоналями двух смежных граней. Находим EM из прямоугольного треугольника EDF. Ответ:Как определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямыми.

Задача 6. В правильной треугольной пирамиде найти расстояние и угол между скрещивающимися прямыми: боковым ребром l и стороной основания a.

Как определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямыми

В данной и аналогичных ей задачах способ IV быстрее других способов приводит к решению, так как построив сечение, играющее роль «экрана», перпендикулярно AC (треугольник BDM), видно, что далее нет необходимости строить проекцию другой прямой (BM) на этот экран. DH — искомое расстояние. DH находим из треугольника MDB, используя формулы площади. Ответ: Как определяется расстояние между параллельными плоскостями между скрещивающимися прямыми.

Видео:Расстояние между скрещивающимися прямыми за 1 минуту. #математикапрофиль2023 #егэ2023 #школа #fypСкачать

Расстояние между скрещивающимися прямыми за 1 минуту.  #математикапрофиль2023 #егэ2023 #школа #fyp

Расстояние между скрещивающимися прямыми: формула

Вы будете перенаправлены на Автор24

Скрещивающиеся прямые — это прямые, не лежащие в одной плоскости и не пересекающиеся между собой.

Наименьшим расстоянием между двумя скрещивающимися прямыми является перпендикуляр, опущенный с одной прямой на другую. У каждой пары скрещивающихся прямых при этом есть только один такой общий перпендикуляр.

Рисунок 1. Кратчайшее расстояние между скрещивающимися прямыми. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Через каждую из скрещивающихся прямых возможно провести лишь одну плоскость, параллельную второй скрещивающейся прямой, соответственно, для определения расстояния между скрещивающимися прямыми, достаточно определить расстояние между одной из скрещивающихся прямых и плоскостью, на которой лежит вторая прямая.

Соответственно, задачу поиска расстояния между прямой и параллельной ей плоскостью можно свести к поиску расстояния между любой точкой, лежащей на вышеозначенной прямой, и плоскостью.

Видео:Видеоурок "Расстояние между прямыми в пространстве"Скачать

Видеоурок "Расстояние между прямыми в пространстве"

Как найти расстояние между скрещивающимися прямыми: координатный метод

Рассмотрим методику нахождения расстояния между двумя скрещивающимися прямыми $L_1$ и $L_2$ через координатный метод.

Прежде всего необходимо найти уравнение плоскости $β$, параллельной прямой $L_1$. Для этого необходимо найти векторное произведение направляющих векторов прямых $L_1$ и $L_2$, данное произведение представляет собой координаты нормального вектора плоскости $β$:

При вычислении выражения $(1)$ мы получим коэффициенты для общего уравнения плоскости $β$ — $A, B$ и $C$.

Готовые работы на аналогичную тему

Для того чтобы записать всё общее выражение плоскости, подставим координаты любой точки, лежащей на $L_2$ в общую форму, например, можно подставить точку с координатами $(x_2;y_2; z_2)$, получим следующее:

$A (x-x_2) + B (y – y_2) + C(z- z_2) + D=0$.

Теперь достаточно выбрать любую точку на прямой $L_1$, пусть это будет точка $M_1$ с координатами $(x_1;y_1; z_1)$.

Расстояние от плоскости $β$ до точки $M_1$ составит:

где $A, B, C$ и $D$ — коэффициенты уравнения плоскости $β$, а $(x_1;y_1; z_1)$ — координаты точки, лежащей на прямой $L_1$.

Данная формула позволяет высчитать расстояние между двумя скрещивающимися прямыми.

Определить расстояние между скрещивающимися прямыми $L_1$ и $L_2$.

Найдём нормальный вектор плоскости, в которой лежит прямая $L_2$, для этого выпишем направляющие вектора для каждой из прямых:

$L_1: vec= $, точка на этой прямой — $(2;-1;0)$

$L_2: vec= $, точка на этой прямой — $(-1;0;1)$

Теперь найдём векторное произведение векторов $vec$ и $vec$, полученный вектор является нормальным вектором плоскости, в которой лежит $L_2 $:

$[veccdot vec]= begin i &j &k \ 2 &-3 &-1 \ 1 &-2 &0 \ end=((-3) cdot 0 -2) cdot vec + (2 cdot 0 + 1)vec + ((-4) + 3) cdot vec = -2vec + vec -k = $

Подставим координаты точки $(-1;0;1)$, принадлежащей прямой $L_2$, в общее уравнение плоскости:

$-2 cdot (x+1) + (y-0) – 1 cdot(z-1)=0$

Упрощаем и в конечном итоге имеем следующее уравнение плоскости:

Теперь, используя координаты точки $(2;-1;0)$, лежащей на первой прямой, можно воспользоваться формулой $(2)$ для вычисления расстояния между двумя скрещивающимися прямыми:

Видео:Расстояние между скрещивающимися прямыми. Способ перемены плоскостей проекцийСкачать

Расстояние между скрещивающимися прямыми. Способ перемены плоскостей проекций

Координатная формула вычисления расстояния между скрещивающимися прямыми

Также аналогичное уравнение для поиска расстояния между скрещивающимися прямыми можно использовать сразу в полной координатной форме:

$ρ=frac<begin l_1 & m_1 &n_1\ l_2 &m_2 &n_2\ (x_2 – x_1) &(y_2-y_1) &(z_2-z_1) \ end><sqrt<begin m_1 &n_1 \ m_2 &n_2 \ end^2 + begin l_1 &n_1 \ l_2 &n_2 \ end^2 + begin l_1 &m_1 \ l_2 &m_2 \ end^2>>left(3right)$

Для того чтобы воспользоваться данной формулой, возможно нужно освежить в памяти способы нахождения определителей матриц.

Найти расстояние между вышеприведёнными прямыми с помощью формулы $(3)$.

Выпишем сначала точки, принадлежащие данным прямым и их направляющие векторы:

$L_1$ имеет направляющий вектор $$, а принадлежащая ей точка имеет координаты $(2; -1; 0)$.

$L_2$ имеет направляющий вектор $$, а принадлежащая ей точка имеет координаты $(-1; 0; 1)$.

Воспользуемся формулой $(3)$:

Получи деньги за свои студенческие работы

Курсовые, рефераты или другие работы

Автор этой статьи Дата последнего обновления статьи: 06 03 2022

🌟 Видео

Определение расстояние между параллельными прямыми (Способ замены плоскостей проекции).Скачать

Определение расстояние между параллельными прямыми (Способ замены плоскостей проекции).

✓ Расстояние между скрещивающимися прямыми | ЕГЭ-2019. Задание 13. Математика | Борис ТрушинСкачать

✓ Расстояние между скрещивающимися прямыми | ЕГЭ-2019. Задание 13. Математика | Борис Трушин

57. Определение расстояния между двумя параллельными прямымиСкачать

57. Определение расстояния между двумя параллельными прямыми

Расстояние между параллельными прямымиСкачать

Расстояние между параллельными прямыми

Расстояние между параллельными плоскостямиСкачать

Расстояние между параллельными плоскостями

Урок 15. Все способы расстояние между скрещивающимися прямыми. Стереометрия с нуля.Скачать

Урок 15. Все способы расстояние между скрещивающимися прямыми. Стереометрия с нуля.

Расстояние между параллельными и скрещивающимися прямыми | МатематикаСкачать

Расстояние между параллельными и скрещивающимися прямыми | Математика

ЕГЭ задание 13 Расстояние между скрещивающимися прямымиСкачать

ЕГЭ задание 13 Расстояние между скрещивающимися прямыми

#31. Как найти расстояние между скрещивающимися прямыми?Скачать

#31. Как найти расстояние между скрещивающимися прямыми?

10 класс, 7 урок, Скрещивающиеся прямыеСкачать

10 класс, 7 урок, Скрещивающиеся прямые

Определение расстояния между скрещивающимися прямыми #решениезадачначертательнаягеометрияСкачать

Определение расстояния между скрещивающимися прямыми #решениезадачначертательнаягеометрия

Определение кратчайшего расстояния между скрещивающимися прямыми (Способ замены плоскостей проекций)Скачать

Определение кратчайшего расстояния между скрещивающимися прямыми (Способ замены плоскостей проекций)

Угол между прямыми в пространстве. 10 класс.Скачать

Угол между прямыми в пространстве. 10 класс.
Поделиться или сохранить к себе: