Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Система двух линейных уравнений в пространстве. Общие уравнения прямой, приведение к каноническому виду (пример)






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

   
A 1 x + B 1 y + C 1 z + D 1 = 0
A 2 x + B 2 y + C 2 z + D 2 = 0
   
     

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

N

1 = { A 1, B 1, C 1} и

n

2 = { A 2, B 2, C 2} неколлинеарны. Эта система уравнений называется общими уравнениями прямой в пространстве.

Прямую линию можно определить как геометрическое место точек, принадлежащих одновременно двум непараллельным плоскостям. Пусть уравнения плоскостей P1 и P2 заданы, тогда

определяет прямую линию, и систему (11) называют общим уравнением прямой линии.

 

Рассмотрим теорию прямой линии в пространстве R3. Очевидно, прямая линия будет полностью определена, если на ней фиксировать точку M0(x0, y0, z0) и вектор , параллельный этой прямой (рис. 2). Точку M0 иногда называют начальной точкой, а вектор - направляющим вектором прямой. Получим наиболее употребительные формы уравнения прямой в пространстве.


Пусть - радиус-вектор начальной точки M0,
- радиус-вектор текущей точки М прямой. Тогда вектор коллинеарен направляющему вектору прямой , следовательно,

где t - некоторое число, называемое параметром. Уравнение (12) называется векторным параметрическим уравнением прямой. Если то можно перейти от уравнения (12) к параметрическим уравнениям прямой в координатном виде:

Изменяя значения t, можно получить координаты любой точки, лежащей на прямой. Из уравнений (13) получим:

Отсюда

Уравнения (14) называются каноническими уравнениями прямой.

Пример 1. Уравнение прямой задано в общем виде

Необходимо записать уравнение прямой в каноническом виде.

Решение. Для записи уравнений (14) нам нужно знать координаты какой-либо точки M0на прямой и координаты какого-либо направляющего вектора прямой. Находим координаты точки M0(x0, y0, z0). Для этого одну из координат задаем произвольно (так, чтобы оставшаяся система двух уравнений с двумя неизвестными имела единственное решение), скажем, z0 = 0. После этого решаем систему относительно x0 и y0

Для определения вектора нам нужны координаты еще одной точки M1 на прямой (рис. 3), тогда в качестве направляющего вектора можно взять вектор

Для вычисления координат M1 берем, например z1 = 1, а x1и y1 находим из решения системы

Тогда

Канонические уравнения прямой имеют вид






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.