Math Problem Statement

Найти координаты проекции точки A = (11, 12, −8) на прямую, проходящую через точки B = (4, 3, −3) и C = (7, 7, −2).

Solution

Для нахождения координат проекции точки A(11,12,8)A(11, 12, -8) на прямую, проходящую через точки B(4,3,3)B(4, 3, -3) и C(7,7,2)C(7, 7, -2), воспользуемся следующим пошаговым алгоритмом:


1. Направляющий вектор прямой:

Вектор BC\vec{BC}, задающий направление прямой, определяется как разность координат точек CC и BB:
BC=(xCxB,yCyB,zCzB)=(74,73,2(3))=(3,4,1).\vec{BC} = (x_C - x_B, y_C - y_B, z_C - z_B) = (7 - 4, 7 - 3, -2 - (-3)) = (3, 4, 1).


2. Уравнение прямой через BB вдоль BC\vec{BC}:

Прямая задается параметрически:
(x,y,z)=(4,3,3)+t(3,4,1),(x, y, z) = (4, 3, -3) + t(3, 4, 1), где tt — параметр.


3. Формула проекции точки на прямую:

Координаты проекции P(xP,yP,zP)P(x_P, y_P, z_P) точки A(xA,yA,zA)A(x_A, y_A, z_A) на прямую находятся по формуле:
P=B+(AB)BCBCBCBC.P = B + \frac{(A - B) \cdot \vec{BC}}{\vec{BC} \cdot \vec{BC}} \vec{BC}.


4. Вычисление ABA - B и скалярных произведений:

  1. AB=AB=(114,123,8(3))=(7,9,5).\vec{AB} = A - B = (11 - 4, 12 - 3, -8 - (-3)) = (7, 9, -5).
  2. Скалярное произведение (AB)BC(A - B) \cdot \vec{BC}:
    (AB)BC=73+94+(5)1=21+365=52.(A - B) \cdot \vec{BC} = 7 \cdot 3 + 9 \cdot 4 + (-5) \cdot 1 = 21 + 36 - 5 = 52.
  3. Скалярное произведение BCBC\vec{BC} \cdot \vec{BC}:
    BCBC=33+44+11=9+16+1=26.\vec{BC} \cdot \vec{BC} = 3 \cdot 3 + 4 \cdot 4 + 1 \cdot 1 = 9 + 16 + 1 = 26.

5. Подставление в формулу проекции:

Проекция PP:
P=B+(AB)BCBCBCBC.P = B + \frac{(A - B) \cdot \vec{BC}}{\vec{BC} \cdot \vec{BC}} \vec{BC}.
Подставляем значения:
P=(4,3,3)+5226(3,4,1).P = (4, 3, -3) + \frac{52}{26}(3, 4, 1).
P=(4,3,3)+2(3,4,1).P = (4, 3, -3) + 2(3, 4, 1).
P=(4+6,3+8,3+2)=(10,11,1).P = (4 + 6, 3 + 8, -3 + 2) = (10, 11, -1).


Ответ:

Координаты проекции точки AA на прямую:
P(10,11,1).P(10, 11, -1).


Хотите ли вы подробное объяснение каких-либо этапов?

Вот 5 дополнительных вопросов, связанных с данной задачей:

  1. Как найти проекцию точки на плоскость?
  2. Как вычислить расстояние от точки до прямой?
  3. Как найти уравнение прямой в пространстве, проходящей через две точки?
  4. Что такое направляющий вектор прямой и как его использовать?
  5. Как использовать скалярное произведение в задачах на проекции?

Совет: Убедитесь, что направляющий вектор нормализован, если требуется получить нормированную проекцию или единичный вектор.

Ask a new question for Free

By Image

Drop file here or Click Here to upload

Math Problem Analysis

Mathematical Concepts

Vector Operations
Projection of a Point onto a Line
Scalar Product

Formulas

Direction vector of a line: \( \vec{BC} = (x_C - x_B, y_C - y_B, z_C - z_B) \)
Projection formula: \( P = B + \frac{(A - B) \cdot \vec{BC}}{\vec{BC} \cdot \vec{BC}} \vec{BC} \)
Scalar product: \( \vec{u} \cdot \vec{v} = u_x v_x + u_y v_y + u_z v_z \)

Theorems

Projection Formula for a Point onto a Line

Suitable Grade Level

Grades 10-12