สูตรสำหรับกำหนดระยะทางจากจุดหนึ่งไปยังอีกเครื่องบินและจากจุดหนึ่งไปยังอีกเส้นหนึ่ง

สารบัญ:

สูตรสำหรับกำหนดระยะทางจากจุดหนึ่งไปยังอีกเครื่องบินและจากจุดหนึ่งไปยังอีกเส้นหนึ่ง
สูตรสำหรับกำหนดระยะทางจากจุดหนึ่งไปยังอีกเครื่องบินและจากจุดหนึ่งไปยังอีกเส้นหนึ่ง
Anonim

การรู้ระยะทางจากจุดหนึ่งถึงระนาบหรือเป็นเส้นตรงทำให้คุณสามารถคำนวณปริมาตรและพื้นที่ผิวของตัวเลขในอวกาศได้ การคำนวณระยะทางในเรขาคณิตนี้ดำเนินการโดยใช้สมการที่สอดคล้องกันสำหรับวัตถุเรขาคณิตที่ระบุ ในบทความเราจะแสดงสูตรที่สามารถใช้ตัดสินได้

สมการเส้นตรงและระนาบ

จุด เส้น และระนาบ
จุด เส้น และระนาบ

ก่อนที่จะให้สูตรสำหรับกำหนดระยะทางจากจุดหนึ่งไปยังอีกระนาบและไปยังเส้น เรามาดูว่าสมการใดอธิบายวัตถุเหล่านี้ก่อน

ในการกำหนดจุด จะใช้ชุดพิกัดในระบบพิกัดที่กำหนด ที่นี่เราจะพิจารณาเฉพาะระบบสี่เหลี่ยมคาร์ทีเซียนซึ่งแกนมีเวกเตอร์หน่วยเดียวกันและตั้งฉากกัน บนเครื่องบิน จุดใดจุดหนึ่งถูกอธิบายโดยพิกัดสองจุดในอวกาศ - คูณสาม

สมการประเภทต่างๆ ใช้สำหรับกำหนดเส้นตรง ตามหัวข้อของบทความเราขอนำเสนอมีเพียงสองอันเท่านั้นซึ่งใช้ในพื้นที่สองมิติเพื่อกำหนดบรรทัด

สมการเวกเตอร์. มันมีสัญกรณ์ต่อไปนี้:

(x; y)=(x0; y0) + λ(a; b).

เทอมแรกในที่นี้แทนพิกัดของจุดที่ทราบซึ่งวางอยู่บนเส้น เทอมที่สองคือพิกัดเวกเตอร์ทิศทางคูณด้วยจำนวนใด ๆ λ

สมการทั่วไป. สัญกรณ์เป็นดังนี้:

Ax + By + C=0;

โดยที่ A, B, C เป็นสัมประสิทธิ์บางตัว

สมการทั่วไปมักใช้เพื่อกำหนดเส้นบนระนาบ อย่างไรก็ตาม การหาระยะห่างจากจุดหนึ่งไปยังอีกเส้นบนระนาบ จะสะดวกกว่าถ้าใช้นิพจน์เวกเตอร์

ระนาบในพื้นที่สามมิติสามารถเขียนได้หลายวิธีทางคณิตศาสตร์ อย่างไรก็ตาม ในปัญหาส่วนใหญ่มักมีสมการทั่วไปซึ่งเขียนดังนี้:

Ax + By + Cz + D=0.

ข้อดีของสัญกรณ์นี้เมื่อเทียบกับส่วนอื่นๆ คือ มันมีพิกัดของเวกเตอร์ตั้งฉากกับระนาบอย่างชัดเจน เวกเตอร์นี้เรียกว่าไกด์ มันตรงกับทิศทางปกติ และพิกัดเท่ากับ (A; B; C)

โปรดทราบว่านิพจน์ข้างต้นตรงกับรูปแบบการเขียนสมการทั่วไปสำหรับเส้นตรงในพื้นที่สองมิติ ดังนั้นเมื่อแก้ปัญหา คุณควรระวังอย่าให้วัตถุเรขาคณิตเหล่านี้สับสน

ระยะห่างระหว่างจุดและเส้น

จุดและเส้น
จุดและเส้น

มาดูวิธีคำนวนระยะห่างระหว่างเส้นตรงกับชี้ในช่องว่างสองมิติ

ปล่อยให้มีบางจุด Q(x1; y1) และบรรทัดที่กำหนดโดย:

(x; y)=(x0; y0) + λ(a; b).

ระยะห่างระหว่างเส้นกับจุดจะเข้าใจว่าเป็นความยาวของส่วนที่ตั้งฉากกับเส้นนี้ ลดลงจากจุด Q.

ก่อนคำนวณระยะทางนี้ คุณควรแทนที่พิกัด Q ลงในสมการนี้ หากพวกเขาตอบสนอง Q จะเป็นของเส้นที่กำหนดและระยะทางที่สอดคล้องกันจะเท่ากับศูนย์ หากพิกัดของจุดไม่นำไปสู่ความเท่าเทียมกัน ระยะห่างระหว่างวัตถุทางเรขาคณิตจะไม่เป็นศูนย์ สามารถคำนวณได้โดยใช้สูตร:

d=|[PQ¯u¯]|/|u¯|.

ที่นี่ P คือจุดใดจุดหนึ่งของเส้นตรง ซึ่งเป็นจุดเริ่มต้นของเวกเตอร์ PQ¯ เวกเตอร์ u¯ เป็นส่วนนำสำหรับเส้นตรง นั่นคือ พิกัดของมันคือ (a; b).

การใช้สูตรนี้จำเป็นต้องมีความสามารถในการคำนวณผลคูณในตัวเศษ

ระยะทางจากจุดหนึ่งถึงเส้นบนระนาบ
ระยะทางจากจุดหนึ่งถึงเส้นบนระนาบ

ปัญหาเกี่ยวกับจุดและเส้น

สมมติว่าคุณต้องหาระยะห่างระหว่าง Q(-3; 1) กับเส้นตรงที่ตรงกับสมการ:

y=5x -2.

แทนที่พิกัดของ Q เป็นนิพจน์ เราสามารถแน่ใจว่า Q ไม่ได้อยู่บนเส้น คุณสามารถใช้สูตรสำหรับ d ที่ระบุในย่อหน้าด้านบน ถ้าคุณแสดงสมการนี้ในรูปแบบเวกเตอร์ ลองทำแบบนี้:

(x; y)=(x; 5x -2)=>

(x; y)=(x; 5x) + (0; -2)=>

(x; y)=x(1; 5) + (0; -2)=>

(x; y)=(0; -2) + λ(1; 5).

เอาจุดใดก็ได้ในบรรทัดนี้ เช่น (0; -2) และสร้างเวกเตอร์โดยเริ่มจากจุดนั้นและสิ้นสุดที่ Q:

(-3; 1) - (0; -2)=(-3; 3).

ตอนนี้ใช้สูตรกำหนดระยะทาง เราได้:

d=|[(-3; 3)(1; 5)]|/|(1; 5)|=18/√26 ≈ 3, 53.

ระยะทางจากจุดไปยังเครื่องบิน

ระยะทางจากจุดไปยังเครื่องบิน
ระยะทางจากจุดไปยังเครื่องบิน

ในกรณีของเส้นตรง ระยะห่างระหว่างระนาบกับจุดในอวกาศจะเข้าใจว่าเป็นความยาวของส่วน ซึ่งจากจุดที่กำหนดจะถูกลดระดับในแนวตั้งฉากกับระนาบและตัดกับมัน

ในอวกาศ จุดถูกกำหนดโดยสามพิกัด หากมีค่าเท่ากับ (x1; y1; z1) ดังนั้นระยะห่างระหว่าง ระนาบและจุดนั้นสามารถคำนวณได้โดยใช้สูตร:

d=|Ax1 + By1 + Cz1+ D|/√(A2+B2+C2).

โปรดทราบว่าการใช้สูตรช่วยให้คุณค้นหาระยะทางจากระนาบไปยังเส้นเท่านั้น ในการหาพิกัดของจุดที่ส่วนตั้งฉากตัดกับระนาบ จำเป็นต้องเขียนสมการสำหรับเส้นที่ส่วนนี้อยู่ จากนั้นหาจุดร่วมของเส้นนี้และระนาบที่กำหนด

ปัญหาเกี่ยวกับเครื่องบินและจุด

ค้นหาระยะทางจากจุดหนึ่งไปยังอีกเครื่องบินหากทราบว่าจุดนั้นมีพิกัด (3; -1; 2) และเครื่องบินถูกกำหนดโดย:

-y + 3z=0.

หากต้องการใช้สูตรที่สอดคล้องกัน ก่อนอื่นให้เขียนค่าสัมประสิทธิ์ของให้เครื่องบิน เนื่องจากไม่มีตัวแปร x และพจน์ว่าง สัมประสิทธิ์ A และ D จึงเท่ากับศูนย์ เรามี:

A=0; ข=-1; ค=3; D=0.

มันง่ายที่จะแสดงว่าระนาบนี้ผ่านจุดกำเนิดและแกน x เป็นของระนาบ

เปลี่ยนพิกัดของจุดและสัมประสิทธิ์ของระนาบเป็นสูตรสำหรับระยะทาง d เราจะได้:

d=|03 + (-1)(-1) + 23 + 0|/√(1 +9)=7/√10 ≈ 2, 21.

โปรดทราบว่าหากคุณเปลี่ยนพิกัด x ของจุด ระยะทาง d จะไม่เปลี่ยนแปลง ข้อเท็จจริงนี้หมายความว่าเซตของจุด (x; -1; 2) สร้างเส้นตรงขนานกับระนาบที่กำหนด