Уравнение прямой на плоскости реферат

Прямая на плоскости – необходимые сведения

Статья рассказывает о понятии прямой на плоскости. Рассмотрим основные термины и их обозначения. Поработаем со взаимным расположением прямой и точки и двух прямых на плоскости. Поговорим об аксиомах. В итоге обсудим методы и способы задания прямой на плоскости.

Прямая на плоскости – понятие

Для начала необходимо иметь четкое представление о том, что такое плоскость. Любую поверхность чего-либо можно отнести к плоскости, только от предметов она отличается своей безграничностью. Если представить, что плоскость – это стол, то в нашем случае он не будет иметь границ, а будет бесконечно огромен.

Если карандашом дотронуться до стола, останется отметина, которую можно называть «точкой». Таким образом, получим представление о точке на плоскости.

Рассмотрим понятие прямой линии на плоскости. Если провести прямую на листе, то она отобразится на нем с ограниченной длиной. Мы получили не всю прямую, а только ее часть, так как на самом деле она не имеет конца, как и плоскость. Поэтому изображение прямых и плоскостей в тетради формальное.

Взаимное расположение прямой и точки

На каждой прямой и в каждой плоскости могут быть отмечены точки.

Точки обозначают как большими, так и маленькими латинскими буквами. Например, А и D или a и d .

Для точки и прямой известны только два варианта расположения: точка на прямой, иначе говоря, что прямая проходит через нее, или точка не на прямой, то есть прямая не проходит через нее.

Чтобы обозначить, принадлежит точка плоскости или точка прямой, используют знак « ∈ ». Если в условии дано, что точка A лежит на прямой a , тогда это имеет такую форму записи A ∈ a . В случае, когда точка А не принадлежит, тогда другая запись A ∉ a .

Через любые две точки, находящиеся в любых плоскостях, существует единственная прямая, которая проходит через них.

Данное высказывание считается акисомой, поэтому не требует доказательств. Если рассмотреть это самостоятельно, видно, что при существующих двух точках имеется только один вариант их соединения. Если имеем две заданные точки А и В , то прямую, проходящую через них можно назвать данными буквами, например, прямая А В . Рассмотрим рисунок, приведенный ниже.

Прямая, расположенная на плоскости, имеет большое количество точек. Отсюда исходит аксиома:

Если две точки прямой лежат в плоскости, то и все остальные точки данной прямой принадлежат плоскости.

Множество точек, находящееся между двумя заданными, называют отрезком прямой. Он имеет начало и конец. Введено обозначение двумя буквами.

Если дано, что точки А и Р – концы отрезка, значит, его обозначение примет вид Р А или А Р . Так как обозначения отрезка и прямой совпадают, рекомендовано дописывать или договаривать слова «отрезок», «прямая».

Краткая запись принадлежности включает в себя использование знаков ∈ и ∉ . Для того, чтобы зафиксировать расположение отрезка относительно заданной прямой, применяют ⊂ . Если в условии дано, что отрезок А Р принадлежит прямой b , значит, и запись будет выглядеть следующим образом: А Р ⊂ b .

Случай принадлежности одновременно трех точек одной прямой имеет место быть. Это верно, когда одна точка лежит между двумя другими. Данное утверждение принято считать аксиомой. Если даны точки А , В , С , которые принадлежат одной прямой, а точка В лежит между А и С , следует, что все заданные точки лежат на одной прямой, так как лежат по обе стороны относительно точки B .

Точка делит прямую на две части, называемые лучами. Имеем аксиому:

Любая точка O , находящаяся на прямой, делит ее на два луча, причем две любые точки одного луча лежат по одну сторону луча относительно точки O , а другие – по другую сторону луча.

Взаимное расположение прямых на плоскости

Расположение прямых на плоскости может принимать вид двух состояний.

Две прямые на плоскости могут совпадать.

Такая возможность появляется, когда прямые имеют общие точки. Исходя из аксиомы, написанной выше, имеем, что через две точки проходит прямая и только одна. Значит, что при прохождении 2 прямых через заданные 2 точки, они совпадают.

Две прямые на плоскости могут пересекаться.

Данный случай показывает, что имеется одна общая точка, которую называют пересечением прямых. Вводится обозначение пересечение знаком ∩ . Если имеется форма записи a ∩ b = M , то отсюда следует, что заданные прямые a и b пересекаются в точке M .

При пересечении прямых имеем дело образовавшимся углом. Отдельному рассмотрению подвергается раздел пересечения прямых на плоскости с образованием угла в 90 градусов, то есть прямого угла. Тогда прямые называют перпендикулярными. Форма записи двух перпендикулярных прямых такая: a ⊥ b , а это значит, что прямая a перпендикулярна прямой b .

Две прямые на плоскости могут быть параллельны.

Только в том случае, если две заданные прямые не имеют общих пересечений, а, значит, и точек, они параллельны. Используется обозначение, которое можно записать при заданной параллельности прямых a и b : a ∥ b .

Прямая на плоскости рассматривается вместе с векторами. Особое значение придается нулевым векторам, которые лежат на данной прямой или на любой из параллельных прямых, имеют название направляющие векторы прямой. Рассмотрим рисунок, расположенный ниже.

Ненулевые векторы, расположенные на прямых, перпендикулярных данной, иначе называют нормальными векторами прямой. Подробно имеется описание в статье нормальный вектор прямой на плоскости. Рассмотрим рисунок ниже.

Если на плоскости даны 3 линии, их расположение может быть самое разное. Есть несколько вариантов их расположения: пересечение всех, параллельность или наличие разных точек пересечения. На рисунке показано перпендикулярное пересечение двух прямых относительно одной.

Для этого приводим необходимы факторы, доказывающие их взаимное расположение:

• если две прямые параллельны третьей, тогда они все параллельны;
• если две прямые перпендикулярны третьей, тогда эти две прямые параллельны;
• если на плоскости прямая пересекла одну параллельную прямую, тогда пересечет и другую.

Рассмотрим это на рисунках.

Способы задания прямой на плоскости

Прямая на плоскости может быть задана несколькими способами. Все зависит от условия задачи и на чем будет основано ее решение. Эти знания способны помочь для практического расположения прямых.

Прямая задается при помощи указанных двух точек, расположенных в плоскости.

Из рассмотренной аксиомы следует, что через две точки можно провести прямую и притом только одну единственную. Когда прямоугольная система координат указывает координаты двух несовпадающих точек, тогда можно зафиксировать уравнение прямой, проходящей через две заданные точки. Рассмотрим рисунок, где имеем прямую, проходящую через две точки.

Прямая может быть задана через точку и прямую, которой она параллельна.

Данный способ имеет место на существование, так как через точку можно провести прямую, параллельную заданной, причем, только одну. Доказательство известно еще из школьного курса по геометрии.

Если прямая задана относительно декартовой системы координат, тогда возможно составление уравнения прямой, проходящей через заданную точку параллельно заданной прямой. Рассмотрим принцип задания прямой на плоскости.

Прямая задается через указанную точку и направляющий вектор.

Когда прямая задается в прямоугольной системе координат, есть возможность составления канонического и параметрического уравнений на плоскости. Рассмотрим на рисунке расположение прямой при наличии направляющего вектора.

Четвертым пунктом задания прямой имеет смысл, когда указана точка, через которую ее следует начертить, и прямая, перпендикулярная ей. Из аксиомы имеем:

Через заданную точку, расположенную на плоскости, пройдет только одна прямая, перпендикулярная заданной.

И последний пункт, относящийся к заданию прямой на плоскости, это при указанной точке, через которую проходит прямая, и при наличии нормального вектора прямой. При известных координатах точки, которая расположена на заданной прямой, и координатах нормального вектора есть возможность записывания общего уравнения прямой.

Прямая на плоскости и в пространстве

Автор работы: Пользователь скрыл имя, 14 Ноября 2011 в 19:31, реферат

Краткое описание

В реферате содержаться основные определения и формулы.

Прикрепленные файлы: 1 файл

Прямая.docx

Прямая на плоскости

Общее уравнение прямой:

где А и В не равны нулю одновременно.

Коэффициенты А и В являются координатами нормального вектора прямой ( т.е. вектора, перпендикулярного прямой ). При А = 0 прямая параллельна оси ОХ , при В = 0 прямая параллельна оси ОY .

При В 0 получаем уравнение прямой с угловым коэффициентом:

Уравнение прямой, проходящей через точку ( х₀ , у ₀ ) и не параллельной оси OY, имеет вид:

где m – угловой коэффициент, равный тангенсу угла, образованного данной прямой и положительным направлением оси ОХ .

При А 0, В 0 и С 0 получаем уравнение прямой в отрезках на осях:

где a = – C / A , b = – C / B . Эта прямая проходит через точки ( a, 0 ) и ( 0, b ), т.е. отсекает на осях координат отрезки длиной a и b .

Уравнение прямой, проходящей через две различные точки ( х₁, у ₁ ) и ( х₂, у 2 ):

Параметрическое уравнение прямой, проходящей через точку ( х₀ , у ₀ ) и параллельной направляющему вектору прямой ( a, b ) :

Условие параллельности прямых:

1) для прямых Ах+ Ву+ С = 0 и Dх+ Eу+ F = 0 : AE – BD = 0 ,

Условие перпендикулярности прямых:

1) для прямых Ах+ Ву+ С = 0 и Dх+ Eу+ F = 0 : AD + BE = 0 ,

2) для прямых у = m x+ k и у = p x+ q : m p = – 1 .

Расстояние между параллельными прямыми Ах+ Ву+ С = 0 и Dх+ Eу+ F = 0 :

Прямая в пространстве

Параметрическое уравнение прямой, проходящей через точку ( х₀ , у ₀ , z ₀ ) и параллельной направляющему вектору прямой ( a, b, с ) :

Пусть заданы две плоскости Ах+ Ву+ Сz+ D = 0 и Eх+ Fу+ Gz+ H = 0, причём их нормальные векторы неколлинеарны, тогда система уравнений

описывает прямую – линию пересечения этих плоскостей.

Пусть ( a, b, с ) и ( p, q, r ) – направляющие векторы двух прямых, тогда имеем условие параллельности прямых:

условие перпендикулярности прямых:

угол между прямой и плоскостью:

Гиперболой ( рис.1 ) называется геометрическое место точек, модуль разности расстояний от которых до двух заданных точек F₁ и F₂ , называемых фокусами гиперболы, есть величина постоянная.

Уравнение гиперболы ( рис.1 ) :

Здесь начало координат является центром симметрии гиперболы, а оси координат – её осями симметрии.

Отрезок F₁F₂ = 2 с , где , называется фокусным расстоянием. Отрезок AB = 2 a называется действительной осью гиперболы, а отрезок CD = 2 b – мнимой осью гиперболы. Число e = c / a , e > 1 называется эксцентриситетом гиперболы. Прямые y = ± ( b / a ) x называются асимптотами гиперболы.

Пусть Р ( х₁ , у ₁ ) – точка гиперболы, тогда уравнение касательной к гиперболе в данной точке имеет вид:

Условие касания прямой y = m x + k и гиперболы х 2 / a 2 – у 2 / b 2 = 1 :

Эллипсом ( рис.1 ) называется геометрическое место точек, сумма расстояний от которых до двух заданных точек F₁ и F₂ , называемых фокусами эллипса, есть величина постоянная.

Уравнение эллипса ( рис.1 ) :

Здесь начало координат является центром симметрии эллипса, а оси координат – его осями симметрии. При a > b фокусы эллипса лежат на оси ОХ ( рис.1 ) , при a

Отрезок F₁F₂ = 2 с , где , называется фокусным расстоянием. Отрезок AB = 2 a называется большой осью эллипса, а отрезок CD = 2 b – малой осью эллипса. Число e = c / a , e

Пусть Р ( х₁ , у ₁ ) – точка эллипса, тогда уравнение касательной к эллипсу в данной точке имеет вид:

Условие касания прямой y = m x + k и эллипса х 2 / a 2 + у 2 / b 2 = 1 :

Общее уравнение плоскости:

Ах + Ву + Сz + D = 0 ,

где А, B и C не равны нулю одновременно.

Коэффициенты А, B и C являются координатами нормального вектора плоскости ( т.е. вектора, перпендикулярного плоскости ).

При А 0, В 0, С 0 и D 0 получаем уравнение плоскости в отрезках на осях:

где a = – D / A , b = – D / B, c = – D / C. Эта плоскость проходит через точки ( a, 0, 0 ), ( 0, b, 0 ) и ( 0, 0, с ), т.е. отсекает на осях координат отрезки длиной a, b и c .

Уравнение плоскости, проходящей через точку ( х₀ , у ₀ , z ₀ ) и перпендикулярной вектору ( А, В, C ) :

Условие параллельности плоскостей Ах+ Ву+ Сz+ D = 0 и Eх+ Fу+ Gz+ H = 0:

Условие перпендикулярности плоскостей Ах+ Ву+ Сz+ D = 0 и Eх+ Fу+ Gz+ H = 0:

Расстояние от точки ( х₀ , у ₀ , z ₀ ) до плоскости Ах + Ву + Сz + D = 0 :

Угол между плоскостями Ах+ Ву+ Сz+ D = 0 и Eх+ Fу+ Gz+ H = 0:

Плоскость и прямая в пространстве

Автор: Dasha43898 • Март 18, 2018 • Реферат • 2,052 Слов (9 Страниц) • 1,374 Просмотры

РЕФЕРАТ
«Плоскость и прямая в пространстве»

ГЛАВА 1. ПЛОСКОСТЬ В ПРОСТРАНСТЕ…………. ……………. …. 4

1.1. Уравнение плоскости, проходящей через заданную точку…………. 4

1.2. Уравнение плоскости в «отрезках»………. ………………………. 5

1.3. Уравнение плоскости, проходящей через три точки….. . 5

1.4. Расстояние от точки до плоскости………………..……………………..6

ГЛАВА 2. ПРЯМАЯ В ПРОСТРАНСТВЕ…………………………………..7

2.1. Каноническое уравнение прямой………………………………….…….7

2.2. Параметрическое уравнение прямой…………………………………. 8

2.3. Уравнение прямой, как линии пересечения двух плоскостей………. 8

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ………..……………….10

Плоскость – это множество, элементами которого являются точки и в котором выполняется система аксиом планиметрии, описывающая свойства точек и прямых.

Прямая — это самая простая геометрическая фигура, которая не имеет ни начала, ни конца.

Пространство – это множество, элементами которого являются точки и в котором выполняется система аксиом стереометрии, описывающая свойства точек, прямых и плоскостей.

Цель: изучить прямую и плоскость в пространстве.

Для выполнения этой цели поставлены следующие задачи:

— рассмотреть общее уравнение плоскости;

— вывести уравнение плоскости в отрезках;

— рассмотреть каноническое и параметрическое уравнение прямой.

ГЛАВА 1. ПЛОСКОСТЬ В ПРОСТРАНСТВЕ

1. . Уравнение плоскости, проходящей через заданную точку

Уравнением поверхности в пространстве Oxyz называется такое уравнение между переменными x, y, z, которому удовлетворяют координаты всех точек данной поверхности и не удовлетворяют координаты точек, не лежащих на этой поверхности.

Назовем нормалью к плоскости вектор, перпендикулярный к этой плоскости. Обозначают нормаль [pic 1] [pic 2] =.

Пусть точки М 0 и М лежат на плоскости. Тогда n ⊥ M 0 M и, значит, их скалярное произведение равно нулю. [pic 3] [pic 4]

Общее уравнение называется полным, если все коэффициенты A,B,C,D отличны от нуля.

Уравнение плоскости, проходящей через точку перпендикулярно вектору:

A(x-x 0 )+B(y-y 0 )+C(z-z 0 )=0 (1)

Из предыдущего уравнения можно получить общее уравнение плоскости:

Виды неполных уравнений:

1. D=0, Ax+By+Cz=0 – плоскость проходит через начало координат.
2. A=0, By+Cz+D=0 – плоскость параллельна оси OX.
3. B=0, Ax+Cz+D=0 – плоскость параллельна оси OY.
4. C=0, Ax+By+D=0 – плоскость параллельна оси OZ.
5. A=0, B=0, Cz+D=0 – плоскость параллельна плоскости XOY.
6. B=0, C=0, Ax+D=0 – плоскость параллельна плоскости YOZ.
7. A=0, C=0, By+D=0 – плоскость параллельна плоскости XOZ.
8. B=0, C=0, D=0, Ax=0 => x=0 – уравнение плоскости YOZ.
9. A=0, C=0, D=0, By=0 => y=0 – уравнение плоскости XOZ.
10. A=0, B=0, D=0, Cz=0 => z=0 – уравнение плоскости XOY.

1.2. Уравнение плоскости в «отрезках»

Запишем общее уравнение плоскости:

Перенесем свободный член в правую часть уравнения и разделим на него все слагаемые: