Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда

Параллельные плоскости, признак и условия параллельности плоскостей

В данной статье будут изучены вопросы параллельности плоскостей. Дадим определение плоскостям, которые параллельны между собой; обозначим признаки и достаточные условия параллельности; рассмотрим теорию на иллюстрациях и практических примерах.

Видео:Математика без Ху!ни. Уравнение плоскости.Скачать

Математика без Ху!ни. Уравнение плоскости.

Параллельные плоскости: основные сведения

Параллельные плоскости – плоскости, не имеющие общих точек.

Чтобы обозначить параллельность применяют такой символ: ∥ . Если заданы две плоскости: α и β , являющиеся параллельными, краткая запись об этом будет выглядеть так: α ‖ β .

На чертеже, как правило, плоскости, параллельные друг другу, отображаются как два равных параллелограмма, имеющих смещение относительно друг друга.

Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда

В речи параллельность можно обозначить так: плоскости α и β параллельны, а также – плоскость α параллельна плоскости β или плоскость β параллельна плоскости α .

Видео:10. Параллельность и перпендикулярность плоскостей Решение задачСкачать

10. Параллельность и перпендикулярность плоскостей Решение задач

Параллельность плоскостей: признак и условия параллельности

В процессе решения геометрических задач зачастую возникает вопрос: а параллельны ли заданные плоскости между собой? Для получения ответа на этот вопрос используют признак параллельности, который также является достаточным условием параллельности плоскостей. Запишем его как теорему.

Плоскости являются параллельными, если две пересекающиеся прямые одной плоскости соответственно параллельны двум пересекающимся прямым другой плоскости.

Доказательство этой теоремы приводится в программе геометрии за 10 — 11 класс.

В практике для доказательства параллельности, в том числе, применяют две следующие теоремы.

Если одна из параллельных плоскостей параллельна третьей плоскости, то другая плоскость или также параллельна этой плоскости, или совпадает с ней.

Если две несовпадающие плоскости перпендикулярны некоторой прямой, то они параллельны.

На основе этих теорем и самого признака параллельности доказывается факт параллельности любых двух плоскостей.

Рассмотрим подробнее необходимое и достаточное условие параллельности плоскостей α и β , заданных в прямоугольной системе координат трехмерного пространства.

Допустим, что в некоторой прямоугольной системе координат задана плоскость α, которой соответствует общее уравнение A 1 x + B 1 y + C 1 z + D 1 = 0 , а также задана плоскость β , которую определяет общее уравнение вида A 2 x + B 2 y + C 2 z + D 2 = 0 .

Для параллельности заданных плоскостей α и β необходимо и достаточно, чтобы система линейных уравнений A 1 x + B 1 y + C 1 z + D 1 = 0 A 2 x + B 2 y + C 2 z + D 2 = 0 не имела решения (являлась несовместной).

Предположим, что заданные плоскости, определяемые уравнениями A 1 x + B 1 y + C 1 z + D 1 = 0 и A 2 x + B 2 y + C 2 z + D 2 = 0 являются параллельными, а значит не имеют общих точек. Таким образом, не существует ни одной точки в прямоугольной системе координат трехмерного пространства, координаты которой отвечали бы условиям одновременно обоих уравнений плоскостей, т.е. система A 1 x + B 1 y + C 1 z + D 1 = 0 A 2 x + B 2 y + C 2 z + D 2 = 0 не имеет решения. Если указанная система не имеет решений, тогда не существует ни одной точки в прямоугольной системе координат трехмерного пространства, чьи координаты одновременно отвечали бы условиям обоих уравнений системы. Следовательно, плоскости, заданные уравнениями A 1 x + B 1 y + C 1 z + D 1 = 0 и A 2 x + B 2 y + C 2 z + D 2 = 0 не имеют ни одной общей точки, т.е. они параллельны.

Разберем использование необходимого и достаточного условия параллельности плоскостей.

Заданы две плоскости: 2 x + 3 y + z — 1 = 0 и 2 3 x + y + 1 3 z + 4 = 0 . Необходимо определить, являются ли они параллельными.

Решение

Запишем систему уравнений из заданных условий:

2 x + 3 y + z — 1 = 0 2 3 x + y + 1 3 z + 4 = 0

Проверим, возможно ли решить полученную систему линейных уравнений.

Ранг матрицы 2 3 1 2 3 1 1 3 равен одному, поскольку миноры второго порядка равны нулю. Ранг матрицы 2 3 1 1 2 3 1 1 3 — 4 равен двум, поскольку минор 2 1 2 3 — 4 отличен от нуля. Таким образом, ранг основной матрицы системы уравнений меньше, чем ранг расширенной матрицы системы.

Совместно с этим, из теоремы Кронекера-Капелли следует: система уравнений 2 x + 3 y + z — 1 = 0 2 3 x + y + 1 3 z + 4 = 0 не имеет решений. Этим фактом доказывается, что плоскости 2 x + 3 y + z — 1 = 0 и 2 3 x + y + 1 3 z + 4 = 0 являются параллельными.

Отметим, что, если бы мы применили для решения системы линейных уравнений метод Гаусса, это дало бы тот же результат.

Ответ: заданные плоскости параллельны.

Необходимое и достаточное условие параллельности плоскостей возможно описать по-другому.

Чтобы две несовпадающие плоскости α и β были параллельны друг другу необходимо и достаточно, чтобы нормальные векторы плоскостей α и β являлись коллинеарными.

Доказательство сформулированного условия базируется на определении нормального вектора плоскости.

Допустим, что n 1 → = ( A 1 , B 1 , C 1 ) и n 2 → = ( A 2 , B 2 , C 2 ) являются нормальными векторами плоскостей α и β соответственно. Запишем условие коллинеарности данных векторов:

n 1 → = t · n 2 ⇀ ⇔ A 1 = t · A 2 B 1 = t · B 2 C 1 = t · C 2 , где t – некое действительное число.

Таким образом, чтобы несовпадающие плоскости α и β с заданными выше нормальными векторами были параллельны, необходимо и достаточно, чтобы имело место действительное число t , для которого верно равенство:

n 1 → = t · n 2 ⇀ ⇔ A 1 = t · A 2 B 1 = t · B 2 C 1 = t · C 2

В прямоугольной системе координат трехмерного пространства заданы плоскости α и β . Плоскость α проходит через точки: A ( 0 , 1 , 0 ) , B ( — 3 , 1 , 1 ) , C ( — 2 , 2 , — 2 ) . Плоскость β описывается уравнением x 12 + y 3 2 + z 4 = 1 Необходимо доказать параллельность заданных плоскостей.

Решение

Удостоверимся, что заданные плоскости не совпадают. Действительно, так и есть, поскольку координаты точки A не соответствуют уравнению плоскости β .

Следующим шагом определим координаты нормальных векторов n 1 → и n 2 → , соответствующие плоскостям α и β . Также проверим условие коллинеарности этих векторов.

Вектор n 1 → можно задать, взяв векторное произведение векторов A B → и A C → . Их координаты соответственно: ( — 3 , 0 , 1 ) и ( — 2 , 2 , — 2 ) . Тогда:

n 1 → = A B → × A C → = i → j → k → — 3 0 1 — 2 1 — 2 = — i → — 8 j → — 3 k → ⇔ n 1 → = ( — 1 , — 8 , — 3 )

Для получения координат нормального вектора плоскости x 12 + y 3 2 + z 4 = 1 приведем это уравнение к общему уравнению плоскости:

x 12 + y 3 2 + z 4 = 1 ⇔ 1 12 x + 2 3 y + 1 4 z — 1 = 0

Таким образом: n 2 → = 1 12 , 2 3 , 1 4 .

Осуществим проверку, выполняется ли условие коллинеарности векторов n 1 → = ( — 1 , — 8 , — 3 ) и n 2 → = 1 12 , 2 3 , 1 4

Так как — 1 = t · 1 12 — 8 = t · 2 3 — 3 = t · 1 4 ⇔ t = — 12 , то векторы n 1 → и n 2 → связаны равенством n 1 → = — 12 · n 2 → , т.е. являются коллинеарными.

Ответ: плоскости α и β не совпадают; их нормальные векторы коллинеарные. Таким образом, плоскости α и β параллельны.

Видео:10 класс, 10 урок, Параллельные плоскостиСкачать

10 класс, 10 урок, Параллельные плоскости

Плоскость в трехмерном пространстве с примерами решения

Содержание:

Общее уравнение плоскости:

Пусть Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда

Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда

которое называется уравнением плоскости, проходящей через точку Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогдаи имеющей нормальный вектор Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда. Его можно преобразовать к виду

Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда(8.1.2)

где Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда. Уравнение (8.1.2) называется общим уравнением плоскости.

Приведём уравнение плоскости (8.1.2) к специальному виду. Для этого перенесём свободный член в правую часть уравнения: Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда.

Разделим обе части уравнения на —D получим:

Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда(8.1.3)

Это и есть специальный вид уравнения плоскости или уравнение плоскости «в отрезках», где а, b, с — величины отрезков, которые отсекает плоскость на координатных осях.

Если плоскость проходит через точки Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда, не лежащие на одной прямой, то её уравнение можно записать в виде

Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда

Разложив данный определитель по элементам первой строки, придём к уравнению вида (8.1.1).

Уравнения (8.1.1), (8.1.3), (8.1.4) можно привести к виду (8.1.2).

Пример:

Составить уравнение плоскости, проходящей через точки А(0, -2, -1), В(2, 4, -2) и С(3, 2, 0).

Решение:

Воспользуемся формулой (8.1.4), где Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогдаПлоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда

Подставив координаты точек A, В и С, получим: Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогдаРазложим определитель по элементам первой строки:Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогдаВычислив три определителя второго порядка, получим уравнение: Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда. Сократив на 5 и приведя подобные, найдем уравнение искомой плоскости АВС: Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда.

Видео:Параллельные прямые | Математика | TutorOnlineСкачать

Параллельные прямые | Математика | TutorOnline

Взаимное расположение двух плоскостей, прямой и плоскости

Углом между прямой и плоскостью будем называть угол, образованный прямой и ее проекцией на плоскость (рис. 8.1). Пусть прямая L и плоскость а заданы уравнениями:

Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогдаПлоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда

Рассмотрим направляющий вектор Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогдапрямой L и нормальный вектор Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогдаплоскости Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда(рис. 8.1). Если угол Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогдамежду ними острый, то его можно представить в виде разностиПлоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда, где Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда— угол между прямой L й плоскостью Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда. Тогда косинус угла между векторами Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогдаи Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогдаравен синусу угла между прямой L и плоскостью Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогдат.е.

Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда.

Если угол Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогдамежду векторами Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогдатупой, то его можно представить в виде суммы Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда. Поэтому в любом случае Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда. Воспользовавшись формулой вычисления косинуса угла между векторами, получим формулу и для вычисления угла между прямой L и плоскостьюПлоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда:

Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда

Условие перпендикулярности прямой и плоскости. Прямая и плоскость перпендикулярны тогда и только тогда, когда направляющий вектор Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогдапрямой L и нормальный вектор Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогдаплоскости Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогдаколлинсарны, т.е. их координаты пропорциональны:

Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда

Условие параллельности прямой и плоскости. Прямая L и плоскость Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогдапараллельны тогда и только тогда, когда векторы Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогдаи

Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогдаперпендикулярны, т.е. их скалярное произведение равно нулю: Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда(8.2.3)

Пример:

Написать уравнение плоскости, проходящей через точку Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогдапараллельно прямым Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогдаиПлоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда

Решение:

Так как Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда, то уравнение плоскости будем искать в виде

Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда

Применяя условие параллельности (8.2.3) прямой и плоскости, получим систему линейных уравнений

Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда

где Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда

Решив систему, найдем:

Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда

Подставив найденные значения коэффициентов А,В,С, полУ

чим искомое уравнение плоскости:

Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда

Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда

Угол между плоскостями. Рассмотрим две плоскости Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогдазаданные соответственно уравнениями:

Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда

Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда

Под углом между двумя плоскостями будем понимать один из двугранных углов, образованных этими плоскостями. Очевидно,

что угол между нормальными векторами Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогдаплоскостей Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогдаравен одному из указанных смежных двугранных углов Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда

или Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда.Поэтому Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда. Т.к. Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогдаи

Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда, то

Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда

Пример:

Определить угол между плоскостями Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогдаПлоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда

Решение:

Воспользовавшись формулой (8.2.4), получим:

Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда

Условие параллельности двух плоскостей. Две плоскости Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогдапараллельны тогда и только тогда, когда их нормальные векторы Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогдаи Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогдапараллельны.

Векторы параллельны, если их координаты пропорциональны:

Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда

Две плоскости перпендикулярны тогда и только тогда, когда их нормальные векторы Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогдаперпендикулярны. Следовательно, их скалярное произведение равно нулю: Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда, или Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда(8.2.6)

Пример:

Составить уравнение плоскости, проходящей через точку M(-2, 1, 4) параллельно плоскости Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда.

Решение:

Уравнение плоскости будем искать в виде Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда. Из условия параллельности плоскостей следует, что: Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда. Положив А=3, В=2, С=-7, получим уравнение плоскостиПлоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда

Так как Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда, то координаты этой точки удовлетворяют уравнению. Подставив координаты точки, — 6+2 — 28+D=0, найдем D = 32. Тогда искомое уравнение плоскости будет иметь вид: 3х + 2у -7z + 32=0.

Пример:

Составить уравнение плоскости, проходящей через точкиПлоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогдаперпендикулярно плоскости x+y+z=0.

Решение:

Так как Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда, то используя уравнение плоскости, проходящей через заданную точку, будем иметь

Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда

Далее, так как Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда, то подставив координаты точки в записанное уравнение, получим равенство -А-2С = 0 или А + 2С = 0.

Учитывая, что заданная плоскость перпендикулярна искомой, составим еще одно уравнение: A+B+С=0. Получим систему:

Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда

Выразив коэффициенты А и В через С: А = -2 С, В=С и подставив их в уравнение (8.2.7), -2С (х-1)+С (у-1)+С (z-l)=0, определяем искомое уравнение: —2х + у +z = 0 .

Понятие гиперплоскости

Взаимное расположение гиперплоскостей:

Рассмотрим n-мерное векторное пространство Пусть вектор Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогдаэтого пространства имеет координаты Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда. По аналогии с пространством Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда, естественно считать, что и в n-мерном векторном пространстве Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогдакоординаты Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогдапроизвольного вектора Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогдаявляются в то же время координатами некоторой точки М пространства Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда. Тогда вектор х назовём радиус-вектором точки М Следовательно, каждому вектору можно поставить в соответствие точку и мы получим n-мерное точечное пространствоПлоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда. Точка О с координатами (О, 0, . 0) называется началом координат. Ей отвечает нулевой вектор. Геометрическое место точек Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогданазывается координатной осью. Следовательно. в Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогдаимеется n координатных осей: Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогдаПлоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда

Совокупность точек Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогданазывается координатной гиперплоскостью Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда.

Определение 8.3.1. Гиперплоскостью в п-мериом пространстве Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогданазывается геометрическое место точек, координаты которых удовлетворяют линейному (векторному) уравнению:

Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда

где Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда— произвольные действительные числа.

Заметим, что все Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогдане могут равняться нулю.

Рассмотрим две гиперплоскости:

Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда

Множество точек, принадлежащих как первой, так и второй гиперплоскости, называется их пересечением.

Теорема 8.3.1. Две гиперплоскости (8.3.2) и (8.3.3) не пересекаются в том и только в том случае, когда коэффициенты при соответствующих неизвестных пропорциональны, а свободные члены находятся в ином отношении:

Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда

Доказательство. Пусть гиперплоскости (8.3.2) и (8.3.3) не пересекаются. Следовательно, они не имеют общих точек и система

Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогданесовместна.

И наоборот, если система несовместна, то гиперплоскости (8.3.2) и (8.3.3) не пересекаются.

В силу теоремы Кронекера- Капелли система (8.3.5) несовместна, если ранг матрицы не равен рангу расширенной матрицы системы. А так как ранг расширенной матрицы системы не больше 2, то ранг матрицы системы должен ть равен 1. Эта возможность выражается условием (8.3.4).Поскольку для того, чтобы матрица Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогдаимела ранг r = 1, нужно, чтобы строки были линейно зависимы, т.е. пропорциональны.

Ранг матрицы Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогдабудет равен двум, если существует хотя бы один определитель второго порядка не равный нулю, т.е. если строки не пропорциональны. Теорема доказана.

Теорема 8.3.2. Для того, чтобы уравнения (8.3.2) и (8.3.3) определят одну и ту же гиперплоскость, необходимо и достаточно, чтобы выполнялись условия:

Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда

Доказательство. Достаточность. Пусть условия (8.3.6) выполнены. Обозначим отношения через t, т.е.

Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда

Тогда уравнение (8.3.2) можно получить из (8.3.3) умножением всех его членов на t. Поэтому уравнения равносильны и, следовательно, определяют одну и ту же гиперплоскость.

Необходимость. Пусть уравнения (8.3.2) и (8.3.3) определяют одну и ту же гиперплоскость. Система (8.3.5) совместна и, следовательно, ранг матрицы системы равен рангу расширенной матрицы. И т.к. эта система определяет одну гиперплоскость, то каждое из уравнений можно рассматривать как систему. Поэтому ранг этой системы равен 1 и все миноры второго порядка равны нулю, т.е.

Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда

Откуда следует, чтоПлоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда

Определение 8.3.2. Две гиперплоскости называются параллель-ными, если они не пересекаются или совпадают.

Тогда из теорем 8.3.1 и 8.3.2 вытекает

Теорема 8.3.3. Две гиперплоскости (8.3.2) и (8.3.3) параллельны тогда и только тогда, когда соответствующие коэффициенты

пропорциональны, т.е. Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда

Введем понятие прямой в n мерном пространстве по аналогии с параметрическими уравнениями прямой в трехмерном пространстве.

Определение 8.3.3. Прямой в Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогданазывается множество точек Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда(или векторов Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда, удовлетворяющих уравнениям:

Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда

где Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда, a t- переменный параметр, Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда.

Определение 8.3.4. Отрезком в Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогданазывается множество точек Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда(или векторов Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда), удовлетворяющих уравнениям (8.3.7) при изменении параметра t в закрытом интервале Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда. Точки Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогданазываются концами отрезка.

Теорема 8.3.4. Всякая точка отрезка может быть выражена линейной комбинацией его концов:

Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда

Если в трехмерном пространстве провести плоскость, то она разделит его на две части, называемые полупространствами. Очевидно, и гиперплоскость разделит n-мерное пространство на полупространства, т.е. справедливо.

Определение 8.3.5. Полупространствами, порождаемыми гиперплоскостью Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогданазываются два множества точек, удовлетворяющих соответственно условиям:

Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда

Гиперплоскость принадлежит обоим полупространствам, является их общей частью. Из (8.3.9) следует, что любое линейное неравенство геометрически определяет полупространство соответствующей размерности.

Определение 8.3.6. Множество точек Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогдаудовлетворяющих условию Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогдаили Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогданазывается гиперсферой с центром в точке Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогдаи радиусом r.

Системы m линейных неравенств с n неизвестными

В элементарной математике мы познакомились с линейными неравенствами одного или двух переменных:

Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда

Решением таких неравенств является промежуток числовой оси или полуплоскость.

Рассмотрим теперь линейное неравенство с n переменными:

Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогдав n-мерном пространстве.

Несколько неравенств, рассматриваемых совместно, образуют систему:

Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда

Определение 8.4.1. Областью решений системы т неравенств с п неизвестными называется множество точек пространства Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогдакоординаты которых удовлетворяют каждому из неравенств системы.

Из того факта, что областью решения линейного неравенства является полупространство, вытекает

Теорема 8.4.1. Область решений системы линейных неравенств есть пересечение некоторого числа полупространств.

Это пересечение является выпуклым множеством; оно ограничено гиперплоскостями

Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда

Так как линейные неравенства (8.4.1) независимы, то система (8.4.2) при m-n будет либо определённой, либо несовместной. И, следовательно, пересечение n гиперплоскостей в n-мерном пространстве либо даёт точку, либо не содержит ни одной точки.

Так как число систем по n уравнений с n неизвестными, которое может быть получено из (8.4.2) не может быть сколь угодно большим, и так как не всякая точка пересечения гиперплоскостей (является решением) принадлежит пересечению всех m гиперплоскостей, то число крайних точек, т.е. точек пересечения гиперплоскостей, принадлежащих данному множеству, ограничено. Следовательно, рассматриваемое множество будет многогранником, а крайние точки — его вершинами.

Итак, .областью решений совместной системы линейных нера-qchqtb является выпуклый многогранник, гранями которого служат некоторые части гиперплоскостей.

Пример:

Найти решение системы линейных неравенств

Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда

Решение:

Строим на плоскости Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогдаграничные прямые: Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда

соответствующие заданным неравенствам (рис. 8.3). Каждая из них делит плоскость на две полуплоскости, одна из которых является решением соответствующего неравенства. Для выбора полуплоскости, являющейся решением неравенства, подставляем начало координат О (0, 0) в каждое неравенство. Если получаем верное неравенство, то полуплоскость, содержащая начало координат, является решением неравенства, в противном случае — полуплоскость, не содержащая начало координат, является решением неравенства.

Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда

Стрелки указывают полуплоскости, являющиеся областями решений данных неравенств. Пересечение отмеченных полуплоскостей- заштрихованный четырехугольник АВСД на рис. 8.3- область решения данной системы.

Применение систем линейных неравенств в экономических исследованиях

Рассмотрим систему m линейных неравенств с n переменными:

Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда

Каждое неравенство системы определяет полупространство. Решением системы (8.5.1) является пересечение этих полупространств.

Системы линейных неравенств широко применяются во многих экономических задачах, в частности, при построении линейной модели производства. Производственный способ описывает производство продукции и расход ресурсов в единицу времени. Он математически задается вектором выпуска или вектором валовой продукции Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогдаи вектором Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогданазываемым вектором затрат, отвечающим выпуску x.

Если в производственной системе используется m видов производственных ресурсов, определены запасы ресурса i при использовании j-той технологии, то модель производственной системы математически приобретает вид системы линейных неравенств (8.5.1), в которой Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда.

Пример:

Пусть известно содержание питательных веществ в единице каждого из имеющихся в хозяйстве кормов. Известна также цена каждого корма. Требуется определить все возможные рационы для кормления скота, которые удовлетворяли бы суточную потребность в каждом питательном веществе, а общая стоимость используемых кормов не превосходила бы A.

Решение:

Введем обозначения: m — число питательных веществ; n — число изменяющихся видов кормов; Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда—количество единиц i -го питательного вещества в единице j -го корма; Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда— дневная потребность в / -ом питательном веществе; Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда—стоимость единицы j -го корма; Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда—количество единиц j-го корма, используемого в рационе Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда.

Задача рациона формулируется следующим образом: определить рацион Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда, удовлетворяющий условиям:

Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда

стоимость которого ограничена величиной А: Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогдаПлоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда.

Например, пустьПлоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда;

Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда

Тогда получаем систему:

Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда

Определим множество решений данной системы на плоскости Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда. Вначале строим граничные прямые Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда

Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда

(рис. 8.4) соответствующие данным неравенствам. Каждая из них делит плоскость на две полуплоскости, одна из которых является решением соответствующего неравенства. Для выбора полуплоски являющейся решением неравенства, подставляем Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогдав каждое неравенство.

Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда

Если получаем верное неравенство, то полуплоскость, содержащая начало координат, является решением неравенства, в противном случае — полуплоскость, не содержащая начало координат, является решением неравенства.

Стрелки на прямых указывают полуплоскости, являющиеся областями решений данных неравенств. Заштрихованный четырехугольник Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогдаи определяет все возможные рационы Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогдадля кормления скота, удовлетворяющие данным условиям.

Рекомендую подробно изучить предметы:
  1. Математика
  2. Алгебра
  3. Линейная алгебра
  4. Векторная алгебра
  5. Высшая математика
  6. Дискретная математика
  7. Математический анализ
  8. Математическая логика
Ещё лекции с примерами решения и объяснением:
  • Функция одной переменной
  • Производная функции одной переменной
  • Приложения производной функции одной переменной
  • Исследование поведения функций
  • Ранг матрицы — определение и вычисление
  • Определители второго и третьего порядков и их свойства
  • Метод Гаусса — определение и вычисление
  • Прямая линия на плоскости и в пространстве

При копировании любых материалов с сайта evkova.org обязательна активная ссылка на сайт www.evkova.org

Сайт создан коллективом преподавателей на некоммерческой основе для дополнительного образования молодежи

Сайт пишется, поддерживается и управляется коллективом преподавателей

Whatsapp и логотип whatsapp являются товарными знаками корпорации WhatsApp LLC.

Cайт носит информационный характер и ни при каких условиях не является публичной офертой, которая определяется положениями статьи 437 Гражданского кодекса РФ. Анна Евкова не оказывает никаких услуг.

Видео:Геометрия 10 класс (Урок№6 - Параллельность плоскостей.)Скачать

Геометрия 10 класс (Урок№6 - Параллельность плоскостей.)

Глава 32. Угол между двумя плоскостями. Условия параллельности и перпендикулярности двух плоскостей

Один из углов f между плоскостями A1x + B1y + C1z + D1 = 0 и
A2x +B2y + C2z + D2 = 0 (рис. 2.18.1) равен углу между их нормальными векторами Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогдаи Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогдаи определяется по формуле:

Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда

Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда

Найти угол между плоскостями x – y + 21/2z + 2 = 0 и x + y +21/2z – 3 = 0.

Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда

Условие параллельности плоскостей

Две плоскости параллельны тогда и только тогда, когда их нормальные векторы Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогдаи Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогдаколлинеарны, следовательно, их координаты пропорциональны, т. е.

Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда

Определить, параллельны ли плоскости 2x–3y–4z+11=0 и –4x+6y+8z+36=0.

Плоскости параллельны, так как

Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда

Условие перпендикулярности плоскостей

Если две плоскости заданы уравнениями A1x1 + B1y1 + C1z1 + D = 0, A2x2 + B2y2 + C2z2 + D = 0, то условием их перпендикулярности является

A1A2 + B1B2 + C1C2 = 0.

Если плоскости перпендикулярны, то перпендикулярны и их нормальные векторы N1 и N2.

Определить перпендикулярны ли плоскости 3x–2y–2z+7=0 и 2x+2y+z+4=0.

Так как 3×2+(–2)×2+(–2) ×1=0, то заданные плоскости перпендикулярны.

Плоскость, проходящая через данную точку параллельно данной плоскости

Плоскость, проходящая через точку M1(x1;y1;z1) и параллельная плоскости Ax+By+Cz+D=0, представляется уравнением

A(x–x1) + B(y–y1) + C(z–z1) = 0.

Написать уравнение плоскости, проходящей через точку (2;–1;6) параллельно плоскости x+y–2z+5=0.

(x–2) + (y+1) –2(z–6) = 0, т. е. x + y – 2z + 11 = 0.

Плоскость, проходящая через две точки перпендикулярно к данной плоскости

Плоскость P, проходящая через две точки M0(x0,y0,z0) и M1(x1,y1,z1) перпендикулярно к плоскости Q, заданной уравнением Ax+By+Cz+D=0, представляется уравнением

Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда

Написать уравнение плоскости, проходящей через две точки: M0(1;2;3) и M1(2;1;1) перпендикулярно к плоскости 3x+4y+z–6=0.

Плоскость представляется уравнением:

Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогдат. е. x–y+z–2=0.

Расстояние от точки до плоскости

Расстояние от точки M1(x1;y1;z1) до плоскости Ax+By+Cz+D=0 равно

Плоскости заданные уравнениями параллельны тогда и только тогда

Найти расстояние от точки (3;9;1) до плоскости x–2y+2z–3=0.

🌟 Видео

Параллельность прямых. 10 класс.Скачать

Параллельность прямых. 10 класс.

ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ ПЛОСКОСТИ 10 класс стереометрияСкачать

ПАРАЛЛЕЛЬНЫЕ ПЛОСКОСТИ 10 класс стереометрия

Параллельность прямой и плоскости. 10 класс.Скачать

Параллельность прямой и плоскости. 10 класс.

Параллельность прямой к плоскостиСкачать

Параллельность прямой к плоскости

10 класс, 4 урок, Параллельные прямые в пространствеСкачать

10 класс, 4 урок, Параллельные прямые в пространстве

Математика без Ху!ни. Взаимное расположение прямой и плоскости.Скачать

Математика без Ху!ни.  Взаимное расположение прямой и плоскости.

10 класс, 5 урок, Параллельность трех прямыхСкачать

10 класс, 5 урок, Параллельность трех прямых

Геометрия 10 класс (Урок№4 - Параллельность прямых, прямой и плоскости.)Скачать

Геометрия 10 класс (Урок№4 - Параллельность прямых, прямой и плоскости.)

9. Угол между плоскостями Условия параллельности и перпендикулярности плоскостейСкачать

9. Угол между плоскостями Условия параллельности и перпендикулярности плоскостей

Стереометрия 10 класс. Часть 1 | МатематикаСкачать

Стереометрия 10 класс. Часть 1 | Математика

Лекция 25. Виды уравнений плоскости в пространстве.Скачать

Лекция 25. Виды уравнений плоскости в пространстве.

10 класс, 6 урок, Параллельность прямой и плоскостиСкачать

10 класс, 6 урок, Параллельность прямой и плоскости

10. Параллельные плоскостиСкачать

10. Параллельные плоскости

3. Частные случаи общего уравнения плоскости Неполные уравнения плоскостиСкачать

3. Частные случаи общего уравнения плоскости Неполные уравнения плоскости

Уравнение плоскости через 2 точки параллельно прямойСкачать

Уравнение плоскости через 2 точки параллельно прямой
Поделиться или сохранить к себе: