Math Problem Statement

когда у нас есть две плоскости, они пересекаются, и у нас появляется прямая, мы как ищем направляющий вектор?

Solution

Когда две плоскости пересекаются, их пересечение образует прямую. Чтобы найти направляющий вектор этой прямой, мы используем векторное произведение нормальных векторов обеих плоскостей. Процесс выглядит так:

1. Найти нормальные векторы плоскостей

Каждая плоскость задается уравнением вида: A1x+B1y+C1z+D1=0A_1x + B_1y + C_1z + D_1 = 0 A2x+B2y+C2z+D2=0A_2x + B_2y + C_2z + D_2 = 0 Здесь n1=(A1,B1,C1)\vec{n}_1 = (A_1, B_1, C_1) и n2=(A2,B2,C2)\vec{n}_2 = (A_2, B_2, C_2) — нормальные векторы плоскостей.

2. Взять векторное произведение нормальных векторов

Направляющий вектор прямой пересечения можно найти как: d=n1×n2\vec{d} = \vec{n}_1 \times \vec{n}_2 Формула для векторного произведения:

\begin{vmatrix} \vec{i} & \vec{j} & \vec{k} \\ A_1 & B_1 & C_1 \\ A_2 & B_2 & C_2 \end{vmatrix}$$ Где $$\vec{i}, \vec{j}, \vec{k}$$ — единичные векторы по осям $$x, y, z$$. Разложив определитель, мы получаем: $$\vec{d} = \big( B_1C_2 - B_2C_1, C_1A_2 - C_2A_1, A_1B_2 - A_2B_1 \big)$$ ### 3. Интерпретация Полученный вектор $$\vec{d}$$ будет направляющим вектором прямой пересечения. --- ### Пример: Пусть даны плоскости: 1. $$2x + 3y - z + 4 = 0$$ (нормальный вектор $$\vec{n}_1 = (2, 3, -1)$$) 2. $$x - 2y + 4z - 5 = 0$$ (нормальный вектор $$\vec{n}_2 = (1, -2, 4)$$). Вычислим направляющий вектор: $$\vec{d} = \begin{vmatrix} \vec{i} & \vec{j} & \vec{k} \\ 2 & 3 & -1 \\ 1 & -2 & 4 \end{vmatrix} = \big( 3 \cdot 4 - (-2)(-1), - (2 \cdot 4 - 1 \cdot (-1)), 2(-2) - 3 \cdot 1 \big)$$ $$\vec{d} = \big( 12 - 2, -(8 + 1), -4 - 3 \big) = (10, -9, -7)$$ Направляющий вектор прямой пересечения: $$\vec{d} = (10, -9, -7)$$. --- ### Хотите задать вопросы или получить дополнительные пояснения? 1. Как найти точку, лежащую на прямой пересечения? 2. Почему векторное произведение нормальных векторов дает направляющий вектор? 3. Можно ли найти прямую пересечения с помощью параметрических уравнений? 4. Что делать, если плоскости параллельны или совпадают? 5. Как проверить, что найденный вектор действительно направляющий? **Совет:** Всегда проверяйте, что нормальные векторы не коллинеарны. Если они коллинеарны, плоскости либо параллельны, либо совпадают.

Ask a new question for Free

By Image

Drop file here or Click Here to upload

Math Problem Analysis

Mathematical Concepts

Linear Algebra
Vector Calculus
Geometry

Formulas

Vector product formula: d = n1 × n2
Determinant expansion for vector product: d = (B1C2 - B2C1, C1A2 - C2A1, A1B2 - A2B1)

Theorems

Properties of vector cross product
Plane intersection theorem

Suitable Grade Level

Undergraduate level or advanced high school (Grades 11-12)