Math Problem Statement
реши задачу Найти координаты точки пересечения плоскости, проходящей через точки A = (−1, 4, 2), B = (4, 1, 5), C = (−3, 6, 1) c прямой, проходящей через точки D = (2, 2, 4), E = (26, −10, 20).
Solution
Для нахождения координат точки пересечения плоскости с прямой нам нужно следовать следующим шагам:
Шаг 1. Найдем уравнение плоскости, проходящей через точки , , .
Уравнение плоскости имеет вид:
где — нормальный вектор плоскости. Для его нахождения воспользуемся векторным произведением векторов и .
Векторы:
Векторное произведение:
\begin{vmatrix} \mathbf{i} & \mathbf{j} & \mathbf{k} \\ 5 & -3 & 3 \\ -2 & 2 & -1 \end{vmatrix} = \mathbf{i}((-3)(-1) - (3)(2)) - \mathbf{j}((5)(-1) - (3)(-2)) + \mathbf{k}((5)(2) - (-3)(-2)).$$ Рассчитаем: $$\overrightarrow{n} = \mathbf{i}(3 - 6) - \mathbf{j}(-5 + 6) + \mathbf{k}(10 - 6),$$ $$\overrightarrow{n} = \mathbf{i}(-3) - \mathbf{j}(1) + \mathbf{k}(4) = (-3, -1, 4).$$ Таким образом, нормальный вектор $$\overrightarrow{n} = (-3, -1, 4)$$. #### Уравнение плоскости: Подставим точку $$A(-1, 4, 2)$$ в уравнение плоскости $$-3x - y + 4z + D = 0$$, чтобы найти $$D$$: $$-3(-1) - 4 + 4(2) + D = 0,$$ $$3 - 4 + 8 + D = 0,$$ $$D = -7.$$ Уравнение плоскости: $$-3x - y + 4z - 7 = 0.$$ --- ### Шаг 2. Найдем параметрическое уравнение прямой, проходящей через точки $$D(2, 2, 4)$$ и $$E(26, -10, 20)$$. Направляющий вектор прямой: $$\overrightarrow{DE} = (26 - 2, -10 - 2, 20 - 4) = (24, -12, 16).$$ Параметрическое уравнение прямой: $$x = 2 + 24t,\quad y = 2 - 12t,\quad z = 4 + 16t, \quad t \in \mathbb{R}.$$ --- ### Шаг 3. Найдем точку пересечения прямой с плоскостью. Подставим параметрические выражения $$x = 2 + 24t$$, $$y = 2 - 12t$$, $$z = 4 + 16t$$ в уравнение плоскости: $$-3x - y + 4z - 7 = 0.$$ Подставим: $$-3(2 + 24t) - (2 - 12t) + 4(4 + 16t) - 7 = 0.$$ Раскроем скобки: $$-6 - 72t - 2 + 12t + 16 + 64t - 7 = 0.$$ Соберем подобные члены: $$(-72t + 12t + 64t) + (-6 - 2 + 16 - 7) = 0,$$ $$4t + 1 = 0.$$ Найдем $$t$$: $$t = -\frac{1}{4}.$$ --- ### Шаг 4. Найдем координаты точки пересечения. Подставим $$t = -\frac{1}{4}$$ в параметрическое уравнение прямой: $$x = 2 + 24\left(-\frac{1}{4}\right) = 2 - 6 = -4,$$ $$y = 2 - 12\left(-\frac{1}{4}\right) = 2 + 3 = 5,$$ $$z = 4 + 16\left(-\frac{1}{4}\right) = 4 - 4 = 0.$$ --- ### Ответ: Координаты точки пересечения: $$(-4, 5, 0).$$ --- Есть ли вопросы или хотите подробнее разобрать решение? #### 5 дополнительных вопросов: 1. Как находить нормальный вектор для плоскости через три точки? 2. Что такое векторное произведение, и как его использовать? 3. Как записать параметрическое уравнение прямой через две точки? 4. Как проверить, пересекаются ли плоскость и прямая вообще? 5. Что делать, если уравнение плоскости получается сложным? #### Полезный совет: Если прямую и плоскость задают в пространстве, всегда проверяйте, параллельны ли они, чтобы избежать лишних вычислений.Ask a new question for Free
By Image
Drop file here or Click Here to upload
Math Problem Analysis
Mathematical Concepts
Analytic Geometry
Plane Equation
Line Equation
Intersection of Plane and Line
Formulas
Plane equation: Ax + By + Cz + D = 0
Vector cross product: a × b = |i j k| / |a1 a2 a3|
Line parameterization: x = x0 + at, y = y0 + bt, z = z0 + ct
Theorems
Planes in space are defined using normal vectors
Parametric equation of a line
Substitution to find intersection
Suitable Grade Level
Grades 10-12