С угловым коэффициентом
Поверхности второго порядка
С угловым коэффициентом |
a³0
| ||
Уравнение прямой L
в отрезках
| y= 0 Þ x=a
x= 0 Þ y=b
| ||
Уравнение прямой L
каноническое
|
l =(m, n)
l =(m, n) çç L
M 1(x 1, y 1)Î L
" M (x, y)Î L
| ||
Уравнение прямой L,
проходящей через две данные точки M 1 и M 2
| l =(m, n) çç L
M 1(x 1, , y 1)Î L
M 2(x 2, y 2)Î L
" M (x, y)Î L
m=x 2– x 1, n = y 2-– y 1
.
| ||
Уравнения прямой L
параметрические
|
" t Î R 1 – параметр
|
Таблица 2
| № | Уравнения плоскости Р | Рисунки, пояснения |
| A ( x–x 1)+ B ( y–y 1)+ C ( z–z 1)=0 Уравнение плоскости P, проходящей через данную точку М 1,, перпендикулярно данному вектору N =(A, B, C) | N = (A, B C)
r = (x, y, z)
r 1 = (x 1, , y 1, z 1)
M 1(x 1, , y 1, z 1)Î P
" M (x, y, z) Î P
| |
| Ax + By + Cz + D = 0 Общееуравнение плоскости P | D = – Ax 1 – By 1 – Cz 1 | |
Уравнение плоскости P в отрезках
| y= 0, z= 0 Þ x=a x= 0, z= 0 Þ y=b x= 0, y= 0 Þ z=c | |
Уравнение плоскости P,
проходящей через три данные точки
| M 1(x 1, y 1, z, 1)Î P, М 1 М Î Р
M 2(x 2, y 2, z 2)Î P, М 2 М 1Î Р
M 3(x 3, y 3, z 3)Î P, М 3 М 1Î Р
" M (x, y, z)Î P
| |
| Уравнения прямой L в трехмерном пространстве (R 3) | Рисунки, пояснения | |
ì A 1 x + B 1 y + C 1 z + D 1=0 î A 2 x + B 2 y + C 2 z + D 2=0.
Общееуравнение прямой L
| N 1=(A 1, B 1, C 1)
N 2=(A 2, B 2, C 2) N 1çç N 2
L ={ P 1Ç P 2}
l çç L, l =(m,n, p)=[ N 1, N 2]
| |
Уравнения прямой L
канонические
| l çç L, l =(m, n, p)
M 1(x 1, y 1, z 1)Î L
"M(x, y, z)Î L
| |
Уравнение прямой L,
проходящей через две данные точки M 1 и M 2
| l çç L, l=(m, n, p), lt = M 1 M 2
m=x 2– x 1, n=y 2– y 1, p=z 2– z 1
M 1(x 1, y 1, z 1)Î L
M 2(x 2, y 2, z 2)Î L
"M(x, y, z)Î L
| |
Параметрические уравненияпрямой L
|
" t Î R 1
|
Уравнения плоскости Р в трехмерном пространстве R 3 и уравнения прямой L
в двухмерном пространстве R 2
Таблица 3
| Уравнения плоскости Р в R 3 в координатной форме | Векторная форма уравнений P, L в R 3 и R 2 | Уравнения прямой L в R 2 в координатной форме | ||||||||
| I R 3 Уравнения P и L, проходящих через данную точку М 1 R 2I перпендикулярно данному вектору N | ||||||||||
N =(A, B, C)
r = (x, y, z)
r 1 = (x 1, y 1, z 1)
M 1(x 1, y 1, z 1)Î P
" M (x, y, z) Î P
A(x-x 1)+ B (y-y 1)+ C (z-z 1)=0
| r-r 1 = M 1 M M 1 M ^ N (P) M 1 M ^ N (L) (r-r 1, N) = 0 (M 1 M, N) = 0 Условие ортогональности векторов | N = (A,B) r = (x, y) r 1 = (x 1, y 1) M1 (x 1, y 1) Î L " M (x, y) Î L A (x-x 1)+ B (y-y 1) = 0 | ||||||||
| II R 3 Общие уравнения R 2 II | ||||||||||
| Ax + By + Cz + D = 0 D = -Ax 1 - By 1 - Cz 1 | (r,N) + D = 0 D = – (r1, N) | Ax + By +D = 0 D = -Ax 1 -By 1 | ||||||||
| III R3 Через n фиксированных точек M R2 III | ||||||||||
| n = 3 | n = 2 | |||||||||
M 1(x 1 ,y 1, z, 1)Î P, М 1 М Î Р
M 2(x 2, y 2, z 2)Î P, М 2 М 1Î Р
M 3(x 3, y 3, z 3)Î P, М 3 М 1Î Р
" M (x,y,z)Î P
| M 1 Î P, L M 2 Î P, L " M Î P, L M 3 Î P | M 1(x 1 ,y 1) Î L,
M 2(x 2, y 2) Î L
" M (x, y) Î L
М 1 М çç М 2 М 1
| ||||||||
| (M 1 M, M 1 M 2, M 1 M 3)=0 Условие компланарности векторов | [ M 1 M, M 1 M 2] = 0 Условие коллинеарности векторов | ||||||||
| A =y 2 -y 1; B = – (x 2 -x 1), Û A (x-x 1) + B (y-y 1) = 0 (1. I.) | |||||||||
| IV R 3 Уравнения в отрезках R 2 IV | ||||||||||
y= 0, z= 0 Þ x=a
x= 0, z= 0 Þ y=b
x= 0, y= 0 Þ z=c
| r = xi+yj+zk t = i/a +j/b +k/c (r,t) = 1 t = (1 /a, 1 /b, 1 /c) ç r ç cos (r,t) = 1/ ç t ç |
y= 0 Þ x=a
x= 0 Þ y=b
| ||||||||
Уравнения прямой L в трехмерном пространстве R 3 и в двухмерном пространстве R 2
Таблица 4
| Уравнения прямой L в R 3 в координатной форме | Векторная форма уравнений прямой L в R 2 и R 3 | Уравнения прямой L в R 2 в координатной форме | |||
| I Канонические уравнения прямой L I | |||||
l =(m,n,p)
l=(m,n,p)ïï L
M 1(x 1, y 1, z 1)Î L
M 2(x 2, y 2, z 2)Î L
"M(x, y, z)Î L
| r-r 1= M 1 M çç l r 2- r 1= M 1 M 2 çç l [ r-r 1, l ]=0 [ M 1 M, l ]=0 | l =(m, n)
l =(m,n) çç L
M 1(x 1, y 1)Î L
M 2(x 2, y 2)Î L
" M (x, y)Î L
| |||
| II Параметрические уравнения прямой L II | |||||
" t Î R 1
| r-r 1 çç l, " t Î R 1 M 1 M çç l r-r 1= M 1 M = tl r=r 1+ tl [ M 1 M, tl ]=0 |
" t Î R 1
| |||
| III Уравнения прямой L, проходящей через две данные точки M 1 и M 2 III | |||||
l çç L, l=(m,n,p), lt = M 1 M 2
m=x 2– x 1, n=y 2– y 1, p=z 2– z 1
| M 1 M çç M 1 M 2 çç l M 1Î L, M 2Î L, " M Î L [ M 1 M, M 1 M 2]=0 |
l çç L, l =(m,n), tl = M 1 M 2
m=x 2– x 1, n = y 2-– y 1
.
| |||
| IV Общие уравнения прямой L в R 3 (P 1Ç P 2) | Уравнение прямой L с угловым коэффициентом k в R 2 V | ||||
N 1=(A 1, B 1, C 1)
N 2=(A 2, B 2, C 2) N 1çç N 2
L ={ P 1Ç P 2}
.
ì A 1 x + B 1 y + C 1 z + D 1=0,
î A 2 x + B 2 y + C 2 z + D 2=0.
|
A x+ B y+ D =0, B ¹0
ß
y = kx + b
a³0
| ||||
таблица 4 а (продолжение таблицы 4)
| Связь между уравнениями прямой L в R 3 | Связь между уравнениями прямой L в R 2 |
Общие(2.IV)
Þ z0=0
Þ M 0(x 0, y 0,0)Î L
или Þ y1=0 Þ M 1(x 1,0, z 1)Î L
или Þ x 2=0 Þ M 2(0, y 2,z2)Î L
N 1=(A 1, B 1, C 1),ü
N 2=(A 2, B 2 ,C 2) þ Û l =[ N 1, N 2]=(m,n,p)
– канонические (2.I)
-
ì x-x 0+ mt,
í y-y 0+ nt, – параметрические(2.II)
î z =0+ pt
ß
– через две
точки M 0Î L, M 1Î L (2.III)
– общие(2.IV)
| С угловым коэффициентом: (2.V)
y = kx+b
ß
ì x = x 1, y=kx 1+ b = y 1 Þ M 1(x 1, y 1)Î L,
î x = x 2, y=kx 2+ b = y 2 Þ M 2(x 2, y 2)Î L.
через точки M 1Î L и M 2Î L
(1. III) (2.III)
Þ
– канонические(2.I)
ß
ì n (x-x 1)= m (y-y1)
í n (x-x 1)- m (y-y 1)=0,
î n = A; –m = B;
A (x-x 1)+ B (y-y 1)=0 M 1(x 1, y 1)Î L
N =(A, B)^ L (1.I)
ß
- Ax 1– B y1= D
Ax + By + D =0 – общее(1.II)
|
Взаимное расположение плоскостей P в трёхмерном пространстве R 3
и прямых L в двухмерном пространстве R2
ТАБЛИЦА 5
| I Обозначения, принятые в таблице 2, {P1,P2} в R3 | I | Обозначения, принятые в I таблице 2, {L1,L2} в R2 | |||
N 1=(A 1, B 1, C 1);
N 2=(A 2, B 2,C2)
| R3 cos j =
N 1=(A 1, B 1, C 1); N 2=(A 2, B 2, C 2)
R2
N 1 =(A 1, B 1) N 2 =(A 2, B 2)
| a)
N1=(A1,B1);N2=(A2,B2)
б) L 1: y=k 1x+ b 1
L 2: y=k 2x+ b 2
tg j =
ß
k 1= tg a1; k 2= tg a2
tg j =tg (a2 – a1) =
| |||
| II Признаки взаимного расположения плоскостей {P1, P2} и прямых {L1, L2} II | |||||
| плоскости { Р 1, Р 2} в R n; n =3 | Как расположены P и L | Прямые { L 1, L 2} в R n; n =2 | |||
P 1 Ç P 2 (пересекаются)
cos j= ¹±1
P 1^ P 2 Û N1^N2 Û cos j=0
{ P 1Ç P 2}= L, L Î P 1, L Î P 2
Rang A (y)=
= Rang B (y)= 2 < 3= n
совместная неопределенная система (y)
|
N1ïï N2
j ¹ p k,
k =0, ±1, ±2,...
cos j ≠ ± 1
| L 1Ç L 2 (пересекаются)
a)
L 1^ L 2Û N 1^ N 2 Û cos j = 0
б) tg j= ¹0
1+ k 1 k 2 ¹ 0
L 1^ L 2 Û1+ k 1 k 2 =0 Û
Û k 2= -1/ k 1
{ L 1Ç L 2}= M, M Î L 1, M Î L 2
Rang A (c)=
= Rang B (c)= 2= n
совместная определенная система (c)
| |||
P 1ïï P 2 (параллельны)
cos j = ±1
|
N 1 =lN 2; D 1¹ lD 2
l Î R 1
1= Rang A (y,c) <
< Rang B (y,c) = 2
системы (y),(c) несовместны
| L 1ïï L 2 (параллельны)
а)
cos j = ±1
б) k 1 = k 2; b 1 ¹ b 2
tg j = 0
| |||
P 1º P 2 (совпадают)
cosj = ±1
|
N 1= lN 2; D 1 = lD 2; l Î R 1
Rang A (y,c)=
= Rang B (y,c)= 1
совместные неопределенные системы (y), (c)
| L 1º L 2 (совпадают)
а)
cosj = ±1
б) k 1 = k 2, b 1 = b 2
tgj = 0
|
Расстояния d(P 1, P 2) между плоскостями P 1 и P 2 и d (L 1, L 2) между прямыми
L 1 и L 2 в R 3, пересечение { P Ç L } плоскости P и прямой L в R 3
ТАБЛИЦА 6
| I P 1 || P 2, L 1 || L 2 в R 3 координатная форма | P 1 || P 2, L 1 || L 2,
векторная форма
| L 1 || L 2 в R 2II координатная форма | |
Ü
|
|
Þ
| |
|
| ||
Ü
| h – высота треугольника
| Þ
| |
| III Прямые L 1 и L 2 скрещиваются в R 3 P 1 || P 2 (L 1Ì P 1, L 2Ì P 2) | Прямая L и плоскость P пересекаются в R 3 IV { P Ç L }= M 1 | ||
(d(L 1, L 2)=0Û L 1Ç L 2);П(М 1 М 2, l 1 ,l 2) –параллелепипед, построенный на векторах М 1 М 2, l 1 ,l 2,, h – его высота
|
M 0(x 0, y 0, z 0) Î L
sin j = 0 Û L ^ P, l ïï N
| ||
ТАБЛИЦА 6а (продолжение таблицы 6)
| VI Векторная запись условий ортогональности (P ^ L), коллинеарности (P || L) плоскости P и прямой L в R 3, пересечения P и L (P Ç L). | { P Ç L }= M 1(x 1, y 1, z 1) – координаты точкиV пересечения плоскости P и прямой L в R 3 | |||
| (2.II) Þ
|
к -мерная плоскость Р к в точечно-векторном евклидовом n -мерном пространстве R n
ТАБЛИЦА 7
| к = n – r, Rang A = r | ||||||||||||||
AX = B
|
| |||||||||||||
| Система m линейных уравнений с n неизвестными | ||||||||||||||
| r = 1 гиперплоскость к = n –1 | к = 1 прямая в R r+1 n – r = 1 | к-мерная плоскость Р к0 в R n, проходящая через начало координат В =0 (СОЛУ) – система однородных линейных уравнений | Общее решение произвольной системы линейных уравнений В ¹0 (ОРСЛУ) | |||||||||||
| матричная форма | координатная форма | матричная форма | координатная форма | |||||||||||
|
|
|
|
|
| |||||||||
| Плоскость в R3 n =3 | ||||||||||||||
|
Уравнение плоскости в отрезках;
|
Rang A = r = n –1
n = r + 1
AX=B
| AX =0 rang A=r, x1,x2,..,xr – базисные неизвестные. Число базисных неизвестных равно r. | xr+1, xr+2,..,xn – свободные неизвестные Число свободных неизвестных равно k=n – r | Отбросить строки, не вошедшие в базисный минор, перенести свободные неизвестные в правые части уравнений, а дальше следует применить метод Гаусса, Крамера или матричный. | |||||||||
| Прямая в R 3 n =3, r =2, к =1 | Фундаментальная система частных решений СОЛУ (ФСЧР) | Частное решение произвольной СЛУ (ЧРСЛУ) | ||||
форма | координатная форма | Свободным неизвестным придать последовательно значения строк единичной матрицы Е | xr+1 = xr+2 =...= xn = 0 | |||
|
|
АХ 1 = 0 АХ 2 = 0 АХ к = 0, k=n–r.
|
АС=В
| |||
| Прямая в R 2 n = 2, r = 1, k = 1 | Общее решение системы однородных линейных уравнений АХ 0=0 | О. Р. произвольной системы | ||||
| матричная форма | координатная форма | матричная форма | координатная форма | линейных уравнений (ОРСЛУ) АХ=В | ||
АХ=В
|
Уравнение прямых в отрезках
|
|
|
AX=A (X0+C)=
= AX 0+ AC= O+ B=B
| ||
Прямая в Rn=Rr + 1 n = r+ 1, k = 1
| ||||||
| координатная форма | матричная форма | |||||
параметрические уравнения,
a 1 – параметр, свободная неизвестная
|
| |||||
– канонические уравнения
| ||||||
Поверхности второго порядка
| № | Вид поверхности второго порядка | Уравнение | Рисунок |
| Эллипсоид |
|
| |
| Мнимый эллипсоид |
| ||
| Однополостный гиперболоид |
|
| |
| Двуполостный гиперболоид |
|
| |
| Эллиптический параболоид |
|
| |
| Гиперболический параболоид |
|
| |
| Конус |
|
| |
| Мнимый конус |
| ||
| Эллиптический цилиндр |
| ||
| Гиперболический цилиндр |
|
| |
| Параболический цилиндр | Y 2 = 2 pX |
| |
| Мнимый эллиптический цилиндр |
| ||
| Пара мнимых пересекающихся плоскостей |
| ||
| Пара пересекающихся плоскостей |
| ||
| Пара параллельных плоскостей | X 2 − a 2 = 0 | ||
| Пара мнимых параллельных плоскостей | X 2 + a 2 = 0 | ||
| Пара совпавших плоскостей | X 2 = 0 |
|
| Поделиться: |
Поиск по сайту:
Читайте также:
Деталирование сборочного чертежа
Когда производственнику особенно важно наличие гибких производственных мощностей?
Собственные движения и пространственные скорости звезд