=============================================== Plan: Låt π vara planet genom punkten P = ( x1,

Transkript

1 Amin Halilovic: EXTRA ÖVNINGAR Räta linje och plan RÄTA LINJER OCH PLAN Räta linje: Låt L vaa den äta linjen genom punkten P = x, y, som ä paallell med vekton v = v, v, v ) P v Räta linjens ekvation på paametefom en vektoekvation) x, y, = x, y, z ) + t v, v, ) 2 v3 Räta linjens ekvatione på paametefom: te skaläekvatione) = x + t v y = y + t v2 z = z + t v3 =============================================== Plan: Låt π vaa planet genom punkten P = x, y, som ha nomalvekton N = A, B, C) 0 ; låt vidae M x,y, vaa en godtycklig punkt i planet. Då ä PM vinkelät mot nomalvekton N. Däfö ha vi följande ekvatione: Planets ekvation på vektofom: ) N = 0 dä = OM = x, y,, = OP = x, y, ) och O=0,0,0) z Planets ekvation på koodinat fom allmän fom, vesion ) : A x x ) + B y y ) + C z z ) 0 = Efte föenkling ha vi Planets ekvation på allmän fom vesion 2) : Ax + By + Cz + D = 0 P N M Om planet ä paallell med två icke-paallella vektoe a och b skilda fån 0 då kan planets ekvation skivas på paametefom: = + sa + tb elle x, y, = x, y, + s ax, ay, az ) + t bx, by, bz ). Annat skivsätt med kolonnvektoe) x x ax bx y = y + s ay + t by z z az bz ===============================================

2 Amin Halilovic: EXTRA ÖVNINGAR Övningsuppgifte: 2 Räta linje och plan Uppgift. En ät linje gå genom punktena A=,2,3) och B=3,4,0). Bestäm linjens ekvation. v = AB = 2,2,7) ä en iktningsvekto. Linjens ekvation på paametefåm : x,y,=,2,3)+t2,2,7) Sva: x,y,=,2,3)+t2,2,7) Uppgift 2. Ett plan gå genom punkten A=,3,). Planet ä paallell med vektoena u =,2,3) och v =,,2 ). Bestäm planets ekvation a) på paametefom N b) på fomen Ax + By + Cz + D = 0. v a) x,y,=,3,)+t,2,3)+s,,2) b) N = u v =,, ). u Planets ekvation: A x x) + B y y) + C z = 0 x ) + y 3) z ) = 0 x + y z 3 = 0 Sva: Planets ekvation: x + y z 3 = 0 Uppgift 3. Ett plan gå genom punktena A=,, 2) och B=,5,2) och C=3,0,2). Bestäm planets ekvation. N = AB AC = 20,6, 6) Vi kan använda punkten A och vekton N 2 = 0,8, 3) som ä paallell med N ). A x x ) + B y y ) + C z z ) = 0 0 x ) + 8 y ) 3 z + 2) = 0 0x + 8y 3z 24 = 0 Sva: Planets ekvation: 0 x + 8y 3z 24 = 0 Uppgift 4. Ett plan gå genom punktena A=,,2) och B=,2,3). Planet ä paallell med linjen x, y, = 3,4,5) + t2,,) Bestäm planets ekvation. Vektoena u = AB = 0,, ) och linjens iktningsvekto v = 2,, ) Bestäm planets ekvation. N = u v = 0,2, 2). Planets ekvation: ä paallella med planet

3 Amin Halilovic: EXTRA ÖVNINGAR A x x ) + B y y ) + C z z ) = 0 0 x ) + 2 y ) 2 z 2) = 0 2 y 2z + 2 = 0 Sva: Planets ekvation: y z + = 0 3 Räta linje och plan Uppgift 5. En ät linje gå genom punkten A=,2,0). Linjen ä otogonal vinkelät) mot planet x + y + 3 z + = 0. Bestäm linjens ekvation. Planets nomal v =,,3 ) ä en ä en iktningsvekto. Linjens ekvation på paametefåm : x,y,=,2,0)+t,,3) Sva: x,y,=,2,0)+t,,3) Uppgift 6. En ät linje gå genom punkten A=,2,0). Linjen ä paallell med skäningslinjen mellan planen x + y + z 3 = 0 och x + 2 y + 3z + = 0 Bestäm linjens ekvation. Vi löse systemet med Gaussmetoden: + y + z 3 = 0 + y + z 3 = 0 x + 2y + 3z + = 0 y + 2z + 4 = 0 En fi vaiabel z=t. y = 4 2t x = 3 y z x = 7 + t dvs x = 7 + t y = 4 2t z=t Alltså ha skänings linje ekvation x,y,=7, 4,0)+t, 2,) Den sökta linjen ha samma iktnings vekto men gå genom punkten A. Däfö: x,y,=,2,0)+t, 2,) Sva: Linjens ekvation ä x,y,=,2,0)+t, 2,) Uppgift 7. Bestäm eventuella skäningspunkte mellan linjen x,y,=,0,0)+t,2,) och följande plan: a) x + y + z + 3 = 0 b) x y + z = 0 c) x y + z = 0 Fån x,y,=,0,0)+t,2,) ha vi

4 Amin Halilovic: EXTRA ÖVNINGAR 4 Räta linje och plan = + t L : y = 2t z = t a) Vi substituea linjens ekvatione x = + t, y = 2t och z = t i planets ekvation x + y + z + 3 = 0 och få + t + 2t + t + 3 = 0 t = Fö t = ha vi x=+t = 0, y=2t = 2 och z = t =. Dämed ha vi fått en skäningspunkt P 0, 2, ) b) Vi substituea linjens ekvatione x = + t, y = 2t och z = t i planets ekvation x y + z = 0 och få + t 2t + t = 0 0 = Ingen lösning c) Vi substituea linjens ekvatione x = + t, y = 2t och z = t i planets ekvation x y + z = 0 och få + t 2t + t + = 0 0 = 0, sant fö vaje t vaje punkt på linje ligge i planet. Sva: a) P 0, 2, ) b) Ingen lösning c) Linjen ligge i planet. Uppgift 8. Bestäm eventuella skäningspunkte mellan följande linje x,y,=,2,3)+t,,) och x,y,=3,5,7)+s,2,3). Linjenas ekvatione kan skiva som x = + t = 3 + s L : y = 2 + t, L2 : y = 5 + 2s z = 3 + t z = 7 + 3s Vi löse systemet: + t = 3 + s t = 2 + t = 5 + 2s s = 3 + t = 7 + 3s Häav x=2, y=3 och z=4 Sva: Skäningspunkten ä P=2,3,4). Uppgift 9. Vi betakta två ymdfakoste i ett lämpligt vald koodinatsystem. En ymdfakost ö sig längs banan x, y, =2+3t, +2t, 3+7t) dvs fakosten befinne sig i punkten x,y, vid tidpunkten t.

5 Amin Halilovic: EXTRA ÖVNINGAR 5 Räta linje och plan En annan ymdfakost ö sig länga banan x,y,= +3t,6 t, +4t). a) Kocka fakostena? Motiveing kävs!) b) Skä fakostenas bano vaanda? Motiveing kävs!) a) Sva: Fakostena kollidea ej eftesom systemet 2 + 3t = + 3t + 2t = 6 t 3 + 7t = + 4t sakna lösninga b) Både fakostena ö sig längs äta linje. Deas bano ha följande ekvatione: L: 2+3t, +2t, 3+7t) L2: +3s,6 s, +4s) Vi söke skäningen mellan linjena och få ekvationssystemet 2 + 3t = + 3s + 2t = 6 s 3 + 7t = + 4s som ha lösningen s=3, t=2. Sva: Banona skä vaanda. Fakost ä i skäningspunkte vid tidpunkten t=2 tidsenhete; fakost 2 ä i samma punkt vid tidpunkten t=3 tidsenhete. Uppgift 0. Ett plan α ha en nomalvekto n =,0,3). Punktena A =,0,) och B =,2,) ligge i planet α. Låt L beteckna den linje som gå genom punktena A och B. a) Bestäm en vekto i planet α som ä vinkelät mot linjen L. 2p) b) Bestäm en vekto i planet α som bilda 45 gades vinkel mot linjen L. 2p) a) Vekton u =,2,),0,)=0,2,0) ä linjens iktningsvekto. Vi söke en vekto som ligge i planet och som ä vinkelät mot linjens iktningsvekto. Alla vektoe som ligge i planet ä vinkeläta mot n =,0,3). Däfö ä v vinkelät mot både n =,0,3) och u = 0,2,0). En sådan vekto ä i j k v = n u = 0 3 = i j + k = 6i + 2k = 6,0,2) b) Vi nomea vektoena u och v : u v 3 Beteckna u ˆ = = 0,2,0) = 0,,0 ) och v ˆ = = 6,0,2) =, 0, ). u 4 v

6 Amin Halilovic: EXTRA ÖVNINGAR 6 Räta linje och plan Vinkeläta enhetsvektoena û och vˆ spänne upp en kvadat. Däfö bli vinkeln mellan o diagonalen u ˆ + vˆ ) och linjen som bestäms av û lika med 45. Alltså ä vekton 3 3 d = uˆ + vˆ = 0,,0) +, 0, ) =,, ) en vekto som bilda 45 gades vinkel mot linjen. 3 Anmäkning: Den anda diagonalen uˆ vˆ =,, ) bilda också en 45 gades 0 0 vinkel mot linjen. Sva a) 6,0,2) elle en annan vekto paallell med 6,0,2), till ex. 3,0, ) ) b) En lösning ä 3,, ) Vaje vekto som ä paallell med 3,, ) elle med,, ) ä också en lösning) Uppgift. Låt θ vaa vinkeln mellan tedimensionella elle tvådimensionella vektoe a och b θ θ vaa. Bestäm en vekto som bilda vinkeln med a och samma vinkel med b. 2 2 a Som en lösning kan vi ta diagonalen i den omb vas sido ä enhetsvektoe a b och. Alltså a b d = + b a b Sva: En lösning ä a b d = +. Vaje vekto av typ kd, k > 0 ä också en lösning. a b