Смешанное произведение векторов

Определение. Смешанным произведением векторов Смешанное произведение векторов - student2.ru , Смешанное произведение векторов - student2.ru и Смешанное произведение векторов - student2.ru называется число, равное скалярному произведению вектора Смешанное произведение векторов - student2.ru на вектор, равный векторному произведению векторов Смешанное произведение векторов - student2.ru и Смешанное произведение векторов - student2.ru .

Обозначается Смешанное произведение векторов - student2.ru или ( Смешанное произведение векторов - student2.ru , Смешанное произведение векторов - student2.ru , Смешанное произведение векторов - student2.ru ).

Смешанное произведение Смешанное произведение векторов - student2.ru по модулю равно объему параллелепипеда, построенного на векторах Смешанное произведение векторов - student2.ru , Смешанное произведение векторов - student2.ru и Смешанное произведение векторов - student2.ru .

Смешанное произведение векторов - student2.ru Смешанное произведение векторов - student2.ru

Смешанное произведение векторов - student2.ru

Смешанное произведение векторов - student2.ru

Смешанное произведение векторов - student2.ru

Свойства смешанного произведения:

1)Смешанное произведение равно нулю, если:

а) хоть один из векторов равен нулю;

б) два из векторов коллинеарны;

в) векторы компланарны.

2) Смешанное произведение векторов - student2.ru

3) Смешанное произведение векторов - student2.ru

4) Смешанное произведение векторов - student2.ru

5) Объем треугольной пирамиды, образованной векторами Смешанное произведение векторов - student2.ru , Смешанное произведение векторов - student2.ru и Смешанное произведение векторов - student2.ru , равен

Смешанное произведение векторов - student2.ru

6)Если Смешанное произведение векторов - student2.ru , Смешанное произведение векторов - student2.ru , то

Смешанное произведение векторов - student2.ru

Пример. Доказать, что точки А(5; 7; 2), B(3; 1; -1), C(9; 4; -4), D(1; 5; 0) лежат в одной плоскости.

Найдем координаты векторов: Смешанное произведение векторов - student2.ru

Найдем смешанное произведение полученных векторов:

Смешанное произведение векторов - student2.ru ,

Таким образом, полученные выше векторы компланарны, следовательно точки A, B, C и D лежат в одной плоскости.

Пример. Найти объем пирамиды и длину высоты, опущенной на грань BCD, если вершины имеют координаты A(0; 0; 1), B(2; 3; 5), C(6; 2; 3), D(3; 7; 2).

Найдем координаты векторов: Смешанное произведение векторов - student2.ru

Объем пирамиды Смешанное произведение векторов - student2.ru

Для нахождения длины высоты пирамиды найдем сначала площадь основания BCD.

Смешанное произведение векторов - student2.ru

Смешанное произведение векторов - student2.ru

Sосн = Смешанное произведение векторов - student2.ru (ед2)

Т.к. V = Смешанное произведение векторов - student2.ru ; Смешанное произведение векторов - student2.ru (ед)

Уравнение поверхности в пространстве

Определение. Любое уравнение, связывающее координаты x, y, z любой точки поверхности является уравнением этой поверхности.

Общее уравнение плоскости

Определение. Плоскостьюназывается поверхность, все точки которой удовлетворяют общему уравнению:

Ax + By + Cz + D = 0,

где А, В, С – координаты вектора Смешанное произведение векторов - student2.ru -вектор нормали к плоскости.

Возможны следующие частные случаи:

А = 0 – плоскость параллельна оси Ох

В = 0 – плоскость параллельна оси Оу

С = 0 – плоскость параллельна оси Оz

D = 0 – плоскость проходит через начало координат

А = В = 0 – плоскость параллельна плоскости хОу

А = С = 0 – плоскость параллельна плоскости хОz

В = С = 0 – плоскость параллельна плоскости yOz

А = D = 0 – плоскость проходит через ось Ох

В = D = 0 – плоскость проходит через ось Оу

С = D = 0 – плоскость проходит через ось Oz

А = В = D = 0 – плоскость совпадает с плоскостью хОу

А = С = D = 0 – плоскость совпадает с плоскостью xOz

В = С = D = 0 – плоскость совпадает с плоскостью yOz

Уравнение плоскости, проходящей через три точки

Для того, чтобы через три какие- либо точки пространства можно было провести единственную плоскость, необходимо, чтобы эти точки не лежали на одной прямой.

Рассмотрим точки М1(x1, y1, z1), M2(x2, y2, z2), M3(x3, y3, z3) в общей декартовой системе координат.

Для того, чтобы произвольная точка М(x, y, z) лежала в одной плоскости с точками М1, М2, М3 необходимо, чтобы векторы Смешанное произведение векторов - student2.ru были компланарны.

( Смешанное произведение векторов - student2.ru ) = 0

Таким образом, Смешанное произведение векторов - student2.ru

Уравнение плоскости, проходящей через три точки:

Смешанное произведение векторов - student2.ru

Уравнение плоскости по двум точкам и вектору, коллинеарному плоскости

Пусть заданы точки М1(x1, y1, z1), M2(x2, y2, z2) и вектор Смешанное произведение векторов - student2.ru .

Составим уравнение плоскости, проходящей через данные точки М1 и М2 и произвольную точку М(х, у, z) параллельно вектору Смешанное произведение векторов - student2.ru .

Векторы Смешанное произведение векторов - student2.ru и вектор Смешанное произведение векторов - student2.ru должны быть компланарны, т.е.

( Смешанное произведение векторов - student2.ru ) = 0

Уравнение плоскости:

Смешанное произведение векторов - student2.ru

Уравнение плоскости по одной точке и двум векторам

Коллинеарным плоскости

Пусть заданы два вектора Смешанное произведение векторов - student2.ru и Смешанное произведение векторов - student2.ru , коллинеарные плоскости. Тогда для произвольной точки М(х, у, z), принадлежащей плоскости, векторы Смешанное произведение векторов - student2.ru должны быть компланарны.

Уравнение плоскости:

Смешанное произведение векторов - student2.ru

Наши рекомендации