background image

1.  Pùaszczyzna 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Wektor 

0

,

,

C

B

A

n

,kt

óry  jest 

wektorem  prostopad

ùym  do  pùaszczyzny

nazywamy  

wektorem normalnym pùaszczyzny

.  

Niech 

0

0

0

z

,

y

,

x

M

 ustalony punkt na p

ùaszczyênie.

 

Obieramy  dowolny  punkt 

z

,

y

,

x

P

  nale

¿¹cy  do  pùaszczyzny,  wtedy  wektor 

0

0

0

,

,

z

z

y

y

x

x

MP

 jest prostopad

ùy do wektora 

n

 (symbolicznie: 

n

MP 

mamy zatem: 

0

n

MP 

 

czyli 

 

0

0

0

0

C

,

B

,

A

z

z

,

y

y

,

x

x

 

0

0

0

0

z

z

C

y

y

B

x

x

A

 

0

0

0

0

Cz

By

Ax

Cz

By

Ax

 

oznaczaj

¹c

0

0

0

Cz

By

Ax

D

otrzymujemy  

równanie ogólne pùaszczyzny

 

0

D

Cz

By

Ax

 

K¹t 

 miêdzy pùaszczyznami

 o wektorach normalnych 

1

n

2

n

 obliczamy ze wzoru 

|

||

|

|

|

cos

2

1

2

1

n

n

n

 

 

 

 

        

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
wektor normalny 
p

ùaszczyzny

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
r

ównanie ogólne 

p

ùaszczyzny

 

 
 
k

¹t pomiêdzy 

p

ùaszczyznami

 

C

B

A

n

,

,

 

)

,

,

(

0

0

0

z

y

x

M

 

)

,

,

(

z

y

x

P

 

id3838093 pdfMachine by Broadgun Software  - a great PDF writer!  - a great PDF creator! - http://www.pdfmachine.com  http://www.broadgun.com 

background image

2.  Prosta 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Wektor 

0

,

,

c

b

a

u

,  kt

óry

  jest  wektorem  r

ównolegùym  do  prostej

,  nazywamy  

wektorem kierunkowym prostej

.  

Niech 

)

,

,

(

0

0

0

z

y

x

M

 ustalony punkt na prostej. 

Obieramy  dowolny  punkt 

)

,

,

(

z

y

x

P

  nale

¿¹cy 

do 

prostej, 

wtedy 

wekt

or 

0

0

0

,

,

z

z

y

y

x

x

MP

 jest r

ównolegùy do wektora 

u

 (symbolicznie: 

MP 

u

zatem wektor 

MP

 mo

¿na przedstawiã w postaci:

 

                                          

MP

u

t

 

gdzie

 t

 jest pewn

¹ liczb¹ rzeczywist¹ czyli

 

c

b

a

t

z

z

y

y

x

x

,

,

,

,

0

0

0

 

st

¹d

 

c

t

z

z

b

t

y

y

a

t

x

x

0

0

0

 

st

¹d otrzymujemy 

równania prostej w postaci parametrycznej

 

 

c

t

z

z

b

t

y

y

a

t

x

x

0

0

0

,  

t

- parametr 

 

Wyliczaj

¹c 

parametr 

t

  z ka

¿dego 

r

ównania powy¿szego ukùadu mamy

 

c

z

z

t

b

y

y

t

a

x

x

t

0

0

0

 

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
wektor 
kierunkowy 
prostej 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
r

ównania 

parametryczne 
prostej 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

c

b

a

u

,

,

 

)

,

,

(

0

0

0

z

y

x

M

 

)

,

,

(

z

y

x

P

 

background image

po przyr

ównaniu prawych stron równañ otrzymujemy 

równania kanoniczne prostej 

c

z

z

b

y

y

a

x

x

0

0

0

 

Dwie  nier

ównolegùe

  p

ùaszczyzny 

0

1

1

1

1

D

z

C

y

B

x

A

0

2

2

2

2

D

z

C

y

B

x

A

 

przecinaj

¹ siê wzdùu¿ prostej, której równania mo¿na  zapiaã w postaci:

 

0

0

2

2

2

2

1

1

1

1

D

z

C

y

B

x

A

D

z

C

y

B

x

A

 

s

¹ to tzw. 

równania krawêdziowe prostej

K¹t 

 miêdzy prostymi

 o wektorach kierunkowych 

1

u

2

u

 obliczamy ze wzoru: 

|

||

|

|

|

cos

2

1

2

1

u

u

u

 

 
 
 
 
 
 
r

ównania 

kanoniczne 
prostej 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
r

ównania 

kraw

êdziowe 

prostej 
 
 
k

¹t pomiêdzy 

prostymi 

      

.......................................................................................... 

PRZYK£AD 1 

Dane  s

¹  punkty  A

(3,-2,0)    i 

B

(-5,3,7).  Znale

êã  równanie  pùaszczyzny  przechodz¹cej  przez  punkt 

 

A

 i prostopad

ùej do wektora  AB

Rozwi

¹zanie

 

Wektor 

]

7

,

5

,

8

[

AB

  jest  wektorem  normalnym  p

ùaszczyzny,  a  p

unkt 

A

(3,-2,0)  nale

¿y  do 

p

ùaszczyzny.

 

Obieramy dowolny punkt 

)

,

,

(

z

y

x

P

 nale

¿¹cy do pùaszczyzny,

 wtedy wektor 

7

,

5

,

8

z

y

x

AP

 

jest prostopad

ùy do wektora  AB

  

mamy zatem: 

0

AB

AP 

 

czyli 

 

0

7

,

5

,

8

7

,

5

,

8

z

y

x

 

0

)

7

(

7

)

5

(

5

)

8

(

8

z

y

x

 

0

34

7

5

8

z

y

x

 

Odpowied

ê

 

R

ównanie pùaszczyzny ma postaã: 

0

34

7

5

8

z

y

x

.......................................................................................... 

 

background image

 

PRZYK£AD 2 

Znale

êã 

równanie 

pùaszczyzny 

przechodz¹cej 

przez 

punkt 

)

7

,

1

,

4

( 

M

 

i r

ównolegùej do pùaszczyzny 

0

1

5

2

3

z

y

x

Rozwi

¹zanie

 

Punkt 

)

7

,

1

,

4

( 

M

  jest  ustalonym  punktem  szukanej  p

ùaszczyzny.  Poszukujemy  wektora 

normalnego  tej  p

ùaszczyzny.  Wektor  normalny 

]

5

,

2

,

3

[ 

n

  podanej  w  tre

œci  zadania  pùaszczyzny 

jest jednocze

œnie wektorem normalnym szukanej pùaszczyzny. 

 

Obieramy dowolny punkt 

)

,

,

(

z

y

x

P

nale

¿¹cy do szukanej pùaszczyzny, wtedy wektor 

7

,

1

,

4

z

y

x

MP

 jest prostopad

ùy do wektora 

n

  

mamy zatem: 

0

n

MP 

 

czyli 

 

0

5

,

2

,

3

7

,

1

,

4

z

y

x

 

0

)

7

(

5

)

1

(

2

)

4

(

3

z

y

x

 

0

49

5

2

3

z

y

x

 

R

ównanie pùaszczyzny ma postaã: 

0

49

5

2

3

z

y

x

.......................................................................................... 

 

PRZYK£AD 3 

Znale

êã  równanie  pùaszczyzny  przechodz¹cej  przez  punkt 

)

2

,

1

,

3

(

M

  i  r

ównolegùej  do  dwóch 

wektor

ów: 

]

5

,

4

,

2

[

u

]

3

,

2

,

1

[ 

v

Rozwi

¹zanie

 

Punkt 

)

2

,

1

,

3

(

M

  jest  ustalonym  punktem  p

ùaszczyzny.  Szukamy  wektora  normalnego  tej 

p

ùaszczyzny. Wektor 

]

8

,

11

,

2

[

 v

u

 jest prostopad

ùy jednoczeœnie do wektora 

u

 i do wektora 

v

a wi

êc jest prostopadùy do pùaszczyzny. 

 Jest wi

êc jej wektorem normalnym. 

 

Obieramy dowolny punkt 

)

,

,

(

z

y

x

P

 nale

¿¹cy do  pùaszczyzny,

 wtedy wektor 

2

,

1

,

3

z

y

x

MP

  

jest prostopad

ùy do wektora 

v

  st

¹d  

mamy  

0

)

(

 v

u

MP 

 

czyli 

 

0

8

,

11

,

2

2

,

1

,

3

z

y

x

 

0

)

2

(

8

)

1

(

11

)

3

(

2

z

y

x

 

0

11

8

11

2

z

y

x

 

background image

R

ównanie pùaszczyzny ma postaã: 

0

11

8

11

2

z

y

x

.......................................................................................... 

 

PRZYK£AD 4 

Znale

êã  równanie  pùaszczyzny  przechodz¹cej  przez  dwa  punkty 

)

1

,

3

,

0

( 

A

)

5

,

2

,

3

(

B

i r

ównolegùej 

do wektora: 

]

1

,

3

,

2

[

u

Rozwi

¹zanie

 

Ustalonym  punktem  p

ùaszczyzny  jest  np.  punkt 

)

1

,

3

,

0

( 

A

.  Szukamy  wektora  normalnego  tej 

p

ùaszczyzny. Wektor 

]

19

,

5

,

17

[

 AB

u

 jest prostopad

ùy  jednoczeœnie  do  wektora 

u

 i do wektora 

]

4

,

5

,

3

[

AB

,  a wi

êc jest prostopadùy do pùaszczyzny. Jest wiêc jej wektorem normalnym. 

 

Obieramy  dowolny  punkt 

)

,

,

(

z

y

x

P

nale

¿¹cy  do  pùaszczyzny,  wtedy  wektor 

1

,

3

,

z

y

x

AP

 jest 

prostopad

ùy do wektora 

AB

 st

¹d mamy 

 

0

)

(

 AB

u

AP 

 

czyli 

 

0

19

,

5

,

17

1

,

3

,

z

y

x

 

0

)

1

(

19

)

3

(

5

17

z

y

x

 

0

34

19

5

17

z

y

x

 

R

ównanie pùaszczyzny ma postaã: 

 

0

34

19

5

17

z

y

x

.......................................................................................... 

 

PRZYK£AD 5 

Znale

êã równanie pùaszczyzny przechodz¹cej przez punkt 

)

3

,

1

,

2

( 

M

 i prostopad

ùej do pùaszczyzn 

0

2

3

4

z

y

x

0

4

2

3

z

y

x

Rozwi

¹zanie

 

Punkt 

)

3

,

1

,

2

( 

M

  jest  ustalonym  punktem  p

ùaszczyzny.  Poszukujemy  wektora 

normalnego  tej 

p

ùaszczyzny.  Wektory  normalne  danych  pùaszczyzn  to: 

]

3

,

1

,

4

[

1

n

]

1

,

2

,

3

[

2

n

.  Szukamy 

p

ùaszczyzny prostopadùej do danych pùaszczyzn

, a wi

êc równolegùej do ich wektorów normalnych. 

Zadanie sprowadza si

ê wiêc do 

problemu rozwi

¹zanego w Przykùadzie 3. 

 

 Wektor 

]

11

,

13

,

5

[

2

1

 n

n

  jest  prostopad

ùy  jednoczeœnie  do  wektora 

1

n

  i  do  wektora 

2

n

  a  wi

êc 

jest prostopad

ùy do szukanej pùaszczyzny. Jest wiêc jej  wektorem normalnym. Obiera

my dowolny 

punkt 

)

,

,

(

z

y

x

P

nale

¿¹cy  do  szukanej  pùaszczyzny,

  wtedy  wektor 

3

,

1

,

2

z

y

x

MP

  jest 

prostopad

ùy do wektora 

2

1

n

 st

¹d mamy

 

0

)

(

2

1

 n

n

MP 

 

background image

czyli 

 

0

11

,

13

,

5

3

,

1

,

2

z

y

x

 

0

)

3

(

11

)

1

(

13

)

2

(

5

z

y

x

 

0

10

11

13

5

z

y

x

 

R

ównanie szukanej pùaszczyzny ma postaã: 

0

10

11

13

5

z

y

x

.......................................................................................... 

 

PRZYK£AD 6 

Znale

êã równanie pùaszczyzny przechodz¹cej przez trzy punkty  

)

2

,

3

,

1

(

A

)

1

,

2

,

5

(

B

)

2

,

1

,

4

(

C

Rozwi

¹zanie

 

Ustalonym  punktem  p

ùaszczyzny  jest  np.  punkt 

)

2

,

3

,

1

(

A

.  Maj

¹c  trzy  punkty  na  pùaszczyênie 

mo

¿emy  utworzyã  dwa  wektory  AB

AC

  le

¿¹ce  na  pùaszczyênie  a  wiêc  równolegùe  do  niej. 

Zadanie sprowadza si

ê wiêc do problemu rozwi¹zanego w Przykùadzie 3.

 

Szukamy  wektora  normalnego  p

ùaszczyzny.  Wektor 

]

27

,

3

,

4

[

 AC

AB

  jest  prostopad

ùy 

jednocze

œnie do wektora  AB

 i do wektora 

AC

 a wi

êc jest prostopadùy do pùaszczyzny. Jest wiêc 

jej  wektorem  normalnym.  Obieramy  dowolny  punkt 

)

,

,

(

z

y

x

P

nale

¿¹cy  do  pùaszczyzny,  wtedy 

wektor 

2

,

3

,

1

z

y

x

AP

 jest prostopad

ùy do wektora 

AC

AB 

 st

¹d mamy 

 

0

)

(

 AC

AB

AP 

 

czyli 

0

]

27

,

3

,

4

[

2

,

3

,

1

z

y

x

 

0

)

2

(

27

)

3

(

3

)

1

(

4

z

y

x

 

0

41

27

3

4

z

y

x

 

R

ównanie pùaszczyzny ma postaã: 

0

41

27

3

4

z

y

x

.......................................................................................... 

 

PRZYK£AD 7 

Obliczy

ã k¹t pomiêdzy pùaszczyznami 

0

11

3

4

z

y

x

0

4

2

3

z

y

x

Rozwi

¹zanie

 

Wektor  normalny  pierwszej  p

ùaszczyzny

  to   

]

1

,

3

,

4

[

1

n

,  wektor  normalny  drugiej  p

ùaszczyzny

  to 

]

2

,

3

,

1

[

2

n

. St

¹d

 

11

2

1

n

 

26

|

|

1

n

 

background image

14

|

|

2

n

 

Oznaczmy k

¹t pomiêdzy pùaszczyznami przez 

 wtedy

 

91

2

11

14

26

|

11

|

cos

 

Zatem

 

91

2

11

cos

gdzie

 

 to k

¹t pomiêdzy pùaszczyznami.

 

.......................................................................................... 

 

PRZYK£AD 8 

Poda

ã  równania  kanoniczne  i  parametryczne  prostej  przechodz¹cej  przez  punkt

)

2

,

1

,

3

(

M

  

i r

ównolegù

ej do wektora 

]

2

,

5

,

4

[ 

u

Rozwi

¹zanie

 

R

ównania kanoniczne prostej:

2

2

5

1

4

3

z

y

x

R

ównania parametryczne prostej: 

t

z

t

y

t

x

2

2

5

1

4

3

t

- parametr. 

.......................................................................................... 

 

PRZYK£AD 9 

Znale

êã równania kanoniczne i parametryczne prostej przechodz¹cej przez dwa punkty 

)

3

,

2

,

6

(

A

)

1

,

2

,

3

(

B

Rozwi

¹zanie

 

Wektor 

]

4

,

0

,

3

[

AB

 jest wektorem le

¿¹cym na  prostej (jes

t wi

êc równolegùy  do  niej). Jest  zatem 

jej wektorem kierunkowym. Ustalonym punktem prostej niech b

êdzie punkt 

)

3

,

2

,

6

(

A

.

 

R

ównania kanoniczne prostej

  

4

3

0

2

3

6

z

y

x

UWAGA. 

W  r

ównaniach  kanonicznych  prostej  mo¿na  umieœciã  zero  w  mian

owniku.  Nie  oznacza  to 

dzielenia przez zero, informuje jedynie o tym, 

¿e drug¹ skùadow¹ wektora kierunkowego jest zero. 

 

R

ównania parametryczne prostej: 

t

z

y

t

x

4

3

2

3

6

t

- parametr. 

.......................................................................................... 

 

 

background image

PRZYK£AD 10 

Prost

¹  w 

postaci 

krawêdziowej 

0

2

2

3

0

3

5

3

z

y

x

z

y

x

  przedstawi

ã 

w  postaci  kanonicznej

 

i parametrycznej. 

Rozwi

¹zanie

 

Sposób I 

Rozwi

¹¿emy ukùad równañ

2

2

3

3

5

3

z

y

x

z

y

x

.  

Skoro  te  p

ùaszczyzn

y  maj

¹  przecinaã  siê  wzdùu¿  prostej,  to  w  rozwi¹zaniu  powinien  wyst¹piã 

jeden parametr zgodnie z og

óln¹ postaci¹ równañ parametrycznych prostej.

  Macierz rozszerzona 

uk

ùadu ma postaã

2

2

1

3

3

5

3

1

1

2

3w

 

7

13

8

0

3

5

3

1

 

7

13

8

3

5

3

z

y

z

y

x

 


8

7

8

13

3

5

3

z

y

z

y

x

 



8

7

8

13

3

5

)

8

7

8

13

(

3

z

y

z

z

x

 



8

7

8

13

3

5

8

21

8

39

z

y

z

z

x

 



8

7

8

13

8

21

3

8

39

5

z

y

z

z

x

 



8

7

8

13

8

3

8

1

z

y

z

x

 

z jest parametrem. Oznaczmy 

t

Mamy r

ównania parametryczne prostej

 

background image

t

z

t

y

t

x

8

7

8

13

8

3

8

1

 

gdzie 

t

- parametr. 

Z  r

ównañ  parametrycznych  odczytujemy  wektor  kierunkowy 

]

1

,

8

13

,

8

1

[

u

  prostej  oraz  ustalony 

punkt 

)

0

,

8

7

,

8

3

(

M

 tej prostej. 

Podajemy r

ównania kanoniczne 

prostej: 

1

8

13

8

7

8

1

8

3

z

y

x

Mo

¿na 

podaã 

równania 

kanoniczne 

parametryczne 

 

prostej 

bez 

u

ùamków. 

 

Z postaci parametrycznej wyznaczmy inny punkt prostej. Gdy 

3

t

 otrzymujemy 

3

4

0

z

y

x

 

Mamy zatem punkt o wsp

óùrzêdnych 

)

3

,

4

,

0

(

 nale

¿¹cy do prostej.

 

Wektorem  kierunkowym  tej  prostej  jest  ka

¿dy  niezerowy  wektor  równolegùy  do  wektora 

]

1

,

8

13

,

8

1

[

u

, a wi

êc np. 

]

8

,

13

,

1

[

Podajemy r

ównania parametryczne 

t

z

t

y

t

x

8

3

13

4

t

- parametr. 

Podajemy r

ównania kanoniczne prostej: 

8

3

13

4

1

z

y

x

Wida

ã, ¿e równania te ró¿ni¹ siê od wczeœniej podanych ale mimo to opisuj¹ t¹ sam¹ prost¹.

 

 

Sposób II 

Maj

¹c  równania  pùaszczyzn 

0

3

5

3

z

y

x

  i 

0

2

2

3

z

y

x

 

znamy  wektory  normalne  tych 

p

ùaszczyzn 

5

3

1

1

,

,

n

(wektor  normalny  pierwszej  p

ùaszczyzny)  i 

2

1

3

2

,

,

n

(wektor  normalny 

drugiej p

ùaszczyzny)

, do kt

órych jest prostopadùy wektor kierunkowy szukanej prostej, tj.

 

8

13

1

2

1

3

5

3

1

2

1

,

,

k

j

i

n

n

u

 

background image

Z  wcze

œniejszych  obliczeñ  wiemy,  ¿e  punkt 

)

3

,

4

,

0

(

  nale

¿y  do  prostej.  St¹d  mamy 

r

ównania 

parametryczne  szukanej  prostej  : 

t

z

t

y

t

x

8

3

13

4

,  (

t

-  parametr)  oraz  r

ównania  kanoniczne 

 

8

3

13

4

1

z

y

x

.......................................................................................... 

 

PRZYK£AD 11 

Poda

ã 5 punktów nale¿¹cych do prostej 

2

1

1

3

4

2

z

y

x

Rozwi

¹zanie

 

Z  r

ównañ 

parametrycznych 

prostej 

wynika, 

¿e 

ka¿dy 

punkt 

prostej 

ma 

postaã: 

)

2

1

,

3

,

4

2

(

t

t

t

gdzie 

R

dla 

0

t

otrzymujemy punkt prostej 

)

1

,

3

,

2

( 

dla 

1

t

otrzymujemy punkt prostej 

)

1

,

2

,

6

(

dla 

2

t

otrzymujemy punkt prostej 

)

3

,

1

,

10

(

dla 

1

t

otrzymujemy punkt prostej 

)

3

,

4

,

2

(

dla 

2

t

otrzymujemy punkt prostej 

)

5

,

5

,

6

(

.......................................................................................... 

 

 

PRZYK£AD 12 

Znale

êã punkt przebicia pùaszczyzny

 

0

4

4

3

z

y

x

 

prost

¹

  

4

2

2

3

3

1

z

y

x

.

 

Rozwi

¹zanie

 

Dla u

ùatwienia rachunków prost¹ przedstawiamy w postaci parametrycznej

 

t

z

t

y

t

x

4

2

2

3

3

1

,  

t

- parametr 

i rozwi

¹

zujemy uk

ùad równañ:

t

z

t

y

t

x

z

y

x

4

2

2

3

3

1

0

4

4

3

 

t

z

t

y

t

x

t

t

t

4

2

2

3

3

1

0

4

4

2

)

2

3

(

4

)

3

1

(

3

 

 

background image

t

z

t

y

t

x

t

4

2

2

3

3

1

1

 

2

1

2

1

z

y

x

t

St

¹d  p

unkt 

)

2

,

1

,

2

(

  jest  punktem  wsp

ólnym  prostej  i  pùaszczyzny  (punktem  przebicia 

p

ùaszczyzny prost¹)

.......................................................................................... 

 

PRZYK£AD 13 

Znale

êã rzut 

prostok

¹tny 

punktu 

)

4

,

0

,

7

(

M

 na prost

¹ 

2

5

3

1

2

z

y

x

Rozwi

¹zanie

 

W  podanym  zadaniu  chodzi  o  rzut  prostok

¹tny

  dlatego  pomocniczo  wyznaczymy  r

ównanie 

p

ùaszczyzny 

prostopad

ùej

  do  danej  prostej  przechodz

¹cej  przez  punkt 

M

.  Punkt  wsp

ólny 

pomocniczej p

ùaszczyzny i danej prostej jest szukanym rzutem punktu 

M

 na dan

¹ 

prost

¹.

 Wektor 

kierunkowy  prostej 

]

2

,

3

,

1

[ 

u

    b

êdzie  wektorem  normalnym  pomocniczej  pùaszczyzny

,  a  punkt 

)

4

,

0

,

7

(

M

 nale

¿y do pomocniczej pùaszczyzny.

 

Obieramy  dowolny  punkt 

)

,

,

(

z

y

x

P

nale

¿¹cy  do  pomocniczej  pùaszczyzny,

  wtedy  wektor 

4

,

,

7

z

y

x

MP

  jest  prostopad

ùy  do  wektora  normalnego 

]

2

,

3

,

1

[ 

u

  p

ùaszczyzny.

  Mamy 

zatem 

0

u

MP 

 

czyli 

 

0

2

,

3

,

1

4

,

,

7

z

y

x

 

0

)

4

(

2

3

7

z

y

x

 

                                               

0

1

2

3

z

y

x

 - r

ównanie p

omocniczej 

                                                                             p

ùaszczyzny

 

Punkt wsp

ólny 

pomocniczej p

ùaszczyzny i danej prostej 

wyznaczymy podobnie jak w Przyk

ùadzie 

12. 

Prost

¹ przedstawiamy w postaci parametrycznej:

 

t

z

t

y

t

x

2

5

3

1

2

t

- parametr 

 

background image

i rozwi

¹zujemy ukùad równañ:

t

z

t

y

t

x

z

y

x

2

5

3

1

2

0

1

2

3

 

3

2

1

1

z

y

x

t

.

 

Stad punkt 

)

3

,

2

,

1

(

jest rzutem punktu

 

M

 na prost

¹ 

2

5

3

1

2

z

y

x

.......................................................................................... 

 

PRZYK£AD 14 

Znale

êã odlegùoœã punktu 

)

1

,

2

,

4

( 

M

 od prostej  

3

3

2

4

z

y

x

.

 

Rozwi

¹zanie

 

Wyznaczymy rzut punktu 

)

1

,

2

,

4

( 

M

 na prost

¹  

3

3

2

4

z

y

x

. Otrzymany punkt oznaczmy 

przez

A

. Obliczymy d

ùugoœã odcinka  AM

. Otrzymana liczba  jest odleg

ùoœci¹ punktu

)

1

,

2

,

4

( 

M

 od 

prostej  

3

3

2

4

z

y

x

Punkt 

A

  czyli  rzut  punktu 

M

  na  prost

¹  wyznaczymy  w  taki  sam  sposób  jak  w  przykùadzie  13.

 

Pomocniczo  wyznaczymy  r

ównanie  pùaszczyzny  prostopadùej  do  danej  prostej  przechodz¹cej 

przez punkt 

M

Wektor  kierunkowy  prostej 

]

1

,

3

,

2

[

u

  b

êdzie  wektorem  nor

malnym  pomocniczej  p

ùaszczyzny,  a 

punkt 

)

1

,

2

,

4

( 

M

 nale

¿y do pomocniczej pùaszczyzny.

 

Obieramy  dowolny  punkt 

)

,

,

(

z

y

x

P

nale

¿¹cy  do  pomocniczej  pùaszczyzny,

  wtedy  wektor 

1

,

2

,

4

z

y

x

MP

  jest  prostopad

ùy  do  wektora  normalnego 

]

1

,

3

,

2

[

u

  p

ùaszczyzny.

  Mamy 

zatem 

0

u

MP 

 

czyli 

0

]

1

,

3

,

2

[

1

,

2

,

4

z

y

x

 

0

1

)

2

(

3

)

4

(

2

z

y

x

 

                                             

0

3

3

2

z

y

x

 - r

ównanie pomocniczej

 

                                                                            p

ùaszczyzny

 

Punkt wsp

ólny pomocniczej pùaszczyzny i danej prostej jest szukanym punktem 

A

 czyli rzutem 

 

background image

punktu 

M

 na prost

¹ 

3

3

2

4

z

y

x

.  Punkt wsp

ólny wyznaczymy podobnie jak w przykùadzie 

12. Prost

¹ przedstawiamy w postaci parametrycznej:

 

t

z

t

y

t

x

3

3

2

4

t

- parametr 

i rozwi

¹zujemy ukùad równañ:

t

z

t

y

t

x

z

y

x

3

3

2

4

0

3

3

2

 

 

2

3

2

1

z

y

x

t

 

St

¹d 

)

2

,

3

,

2

(

A

jest rzutem punktu 

M

 na prost

¹.

 

Obliczamy d

ùugoœã odcinka 

AM

 

70

9

25

36

)

2

1

(

)

3

2

(

)

2

4

(

|

|

2

2

2

AM

 

Ostatecznie odleg

ùoœã punktu 

M

 od prostej wynosi  

70

.......................................................................................... 

 

background image

RZYK£AD 15 

Znale

êã 

punkt 

symetryczny 

do 

punktu

 

)

0

,

1

,

2

( 

M

 

wzgl

êdem 

prostej 

2

1

2

2

3

z

y

x

.

 

Rozwi

¹zanie

 

Aby  wyznaczy

ã  punkt  symetryczny  do  punktu 

M

  wzgl

êdem  prostej  najpierw 

wyznaczymy  rzut  punktu 

M

  na  prost

¹.  Otrzymany  punkt  oznaczymy

  przez

A

Nast

êpnie punkt  A

 przesuniemy o wektor 

MA

. Otrzymany punkt b

êdzie 

symetryczny 

do  punktu

 

)

0

,

1

,

2

( 

M

 

wzgl

êdem  danej  prostej.

  Aby  wyznaczy

ã  p

unkt 

A

  czyli  rzut 

punktu 

M

  na  prost

¹  postêpujemy  tak  jak  w  przykùadzie  13.

  Pomocniczo 

wyznaczamy  r

ównanie  pùaszczyzny

  prostopad

ùej  do  danej  prostej  przechodz¹cej 

przez  punkt 

M

.  Po  prostych  obliczeniach  otrzymujemy  r

ównanie  pomocniczej 

p

ùaszczyzny  w  postaci: 

0

3

2

2

z

y

x

.  Punkt  wsp

ólny  pomocniczej  pùaszczyzny 

 

i  danej  prostej,  czyli  rzut  punktu 

M

  na  prost

¹

,  ma  wsp

óùrzêdne

)

1

,

3

,

1

(

A

.Punkt 

A

 

przesuwamy  o  wektor 

]

1

,

4

,

3

[

MA

  i  otrzymujemy  punkt  o  wsp

óùrzêdnych

)

2

,

7

,

4

(

 

jest to punkt symetryczny do punktu 

M

 wzgl

êdem prostej.

 

Ostatecznie punkt symetryczny do punktu 

M

 wzgl

êdem prostej to punkt

 

)

2

,

7

,

4

(

.......................................................................................... 

 

 

PRZYK£AD 16 

Znale

êã

 rzut prostok

¹tny 

punktu 

)

2

,

3

,

6

(

M

 na p

ùaszczyznê 

0

6

3

z

y

x

.

 

Rozwi

¹zanie

 

Pomocniczo  wyznaczymy  r

ównanie  prostej 

prostopad

ùej

  do  danej  p

ùaszczyzny 

przechodz

¹cej  przez  punkt 

M

.  Punkt  wsp

ólny  pomocniczej

  prostej  i  danej 

p

ùaszczyzny jest szukanym rzutem punktu 

M

 na dan

¹ 

p

ùaszczyznê.

 

Wektor 

normalny 

p

ùaszczyzny 

]

1

,

3

,

1

[ 

n

 

b

êdzie 

wektorem 

kierunkowym 

pomocniczej prostej, a punkt 

)

2

,

3

,

6

(

M

 nale

¿y do pomocniczej

 prostej. 

Mamy zatem r

ównania parametryczn

e pomocniczej prostej w postaci 

t

z

t

y

t

x

2

3

3

6

t

- parametr. 

Aby wyznaczy

ã punkt wspólny pomocniczej prostej i danej pùas

zczyzny rozwi

¹¿emy 

uk

ùad równañ

 

 

background image

t

z

t

y

t

x

z

y

x

2

3

3

6

0

6

3

 

zatem 

1

0

7

1

z

y

x

t

.

 

Ostatecznie rzutem punktu 

M

 na p

ùaszczyznê jest punkt 

)

1

,

0

,

7

(

.......................................................................................... 

 

 

PRZYK£AD 17 

Znale

êã 

rzut 

prostok

¹tn

prostej 

2

3

1

4

2

z

y

x

 

na 

p

ùaszczyznê 

0

3

2

7

z

y

x

Rozwi

¹zanie

 

Rzutem  prostej  na  p

ùaszczyznê  jest  prosta,  któr¹  podamy  w  postaci  krawêdziowej 

jako  przeci

êcie  danej  pùaszczyzny  oraz  pomocniczej  pùaszczyzny    prostopadùej  do 

danej  p

ùasz

czyzny  i  zawieraj

¹cej  dan¹  prost¹.

 Punkt  prostej 

)

0

,

1

,

2

(

 nale

¿y  równie¿ 

do  pomocniczej  p

ùaszczyzny.

  Aby  wyznaczy

ã  równanie  pomocniczej  pùaszczyzny 

potrzebujemy jeszcze jej wektora normalnego.  

Mamy  wektor  kierunkowy  prostej 

]

2

,

3

,

4

[

u

  oraz  wektor  normalny  p

ùaszczyzny 

]

3

,

2

,

1

,

7

[

n

.    Wektor

]

17

,

6

,

4

[

n

u

  jest  wektorem  normalnym  pomocniczej 

p

ùaszczyzny. 

Obieramy 

dowolny 

punkt 

)

,

,

(

z

y

x

P

nale

¿¹cy 

do 

pomocniczej 

p

ùaszczyzny,

  wtedy  wektor 

z

y

x

MP

,

1

,

2

  jest  prostopad

ùy  do  wektora 

normalnego 

]

17

,

6

,

4

[

n

u

pomocniczej p

ùaszczyzny.

 

Mamy zatem: 

0

)

(

n

u

MP 

 

czyli 

0

]

17

,

6

,

4

[

,

1

,

2

z

y

x

 

0

17

)

1

(

6

)

2

(

4

z

y

x

 

0

2

17

6

4

z

y

x

 

                                             

0

2

17

6

4

z

y

x

 - r

ównanie pomocniczej

 

                                                                                p

ùaszczyzny

 

 

background image

Otrzymujemy  prost

¹  w  postaci  krawêdziowej 

0

2

17

6

4

0

3

2

7

z

y

x

z

y

x

,  kt

óra  jest 

szukanym rzutem prostej na p

ùaszczyznê.

  

..........................................................................................