Запишите координаты нормального вектора если прямая задана уравнением x 3 8t y 4 4t

Видео:Геометрия. 9 класс. Уравнение прямой. Направляющий вектор и вектор нормали прямой /22.10.2020/Скачать

Геометрия. 9 класс. Уравнение прямой. Направляющий вектор и вектор нормали прямой /22.10.2020/

Нормальное уравнение прямой

В данной статье мы рассмотрим нормальное уравнение прямой на плоскости. Приведем примеры построения нормального уравнения прямой по углу наклона нормального вектора прямой от оси Ox и по расстоянию от начала координат до прямой. Представим метод приведения общего уравнения прямой к нормальному виду. Рассмотрим численные примеры.

Пусть на плоскости задана декартова прямоугольная система координат. Тогда нормальное уравнение прямой L на плоскости представляется следующей формулой:

xcosφ+ysinφ−r=0,(1)

где r− расстояние от начала координат до прямой L, а φ− это угол между нормальным вектором n прямой L и осью Ox. (Если r>0, то нормальный вектор n направлен в сторону прямой L).

Выведем формулу (1). Пусть на плоскости задана декартова прямоугольная система координат и прямая L (Рис.1). Проведем через начало координат прямую Q, перпендикулярную прямой L, и точку пересечения обозначим через R. На этой прямой выделим единичный вектор n, с направлением, совпадающим с вектором Запишите координаты нормального вектора если прямая задана уравнением x 3 8t y 4 4t. (Если точки O и R совпадают, то направление n можно взять произвольным).

Запишите координаты нормального вектора если прямая задана уравнением x 3 8t y 4 4t

Выразим уравнение прямой L через два параметра: длину отрезка Запишите координаты нормального вектора если прямая задана уравнением x 3 8t y 4 4tи угол φ между вектором n и осью Ox.

Так как вектор n является единичным вектором, то его проекции на Ox и Oy будут иметь следующие координаты:

n=<cosφ, sinφ>.(2)

Обозначим через r расстояние от начала координат до точки R. Рассмотрим, теперь, точку M(x,y). Точка M лежит на прямой L тогда и только тогда, когда проекция вектора Запишите координаты нормального вектора если прямая задана уравнением x 3 8t y 4 4tна прямую R равна r, т.е.

Запишите координаты нормального вектора если прямая задана уравнением x 3 8t y 4 4t(3)

Скалярное произведение векторов n и Запишите координаты нормального вектора если прямая задана уравнением x 3 8t y 4 4tимеет следующий вид:

Запишите координаты нормального вектора если прямая задана уравнением x 3 8t y 4 4t,(4)

где Запишите координаты нормального вектора если прямая задана уравнением x 3 8t y 4 4t− обозначен скалярное произведение векторов n и Запишите координаты нормального вектора если прямая задана уравнением x 3 8t y 4 4t, а | · |− норма (длина) вектора, α−угол между векторами n и Запишите координаты нормального вектора если прямая задана уравнением x 3 8t y 4 4t.

Поскольку n единичный вектор, то (4) можно записать так:

Запишите координаты нормального вектора если прямая задана уравнением x 3 8t y 4 4t.(5)

Учитывая, что n=<cosφ, sinφ>, Запишите координаты нормального вектора если прямая задана уравнением x 3 8t y 4 4t, мы получим:

Запишите координаты нормального вектора если прямая задана уравнением x 3 8t y 4 4t.(6)

Тогда из уравнений (3), (5), (6) следует:

xcosφ+ysinφ=r
xcosφ+ysinφ−r=0.(7)

Мы получили нормальное уравнение прямой L. Уравнение (7) (или (1)) называется также нормированным уравнением прямой .

Пример 1. Построить нормальное уравнение прямой, нормальный вектор которого с осью Ox имеет угол φ=60°, а расстояние от начала координат до прямой составляет 4.

Решение. Имеем: φ=60°, r=4. Вычисляем:

Запишите координаты нормального вектора если прямая задана уравнением x 3 8t y 4 4t, Запишите координаты нормального вектора если прямая задана уравнением x 3 8t y 4 4t

Подставляя вычисленные значения в (7) получим:

Запишите координаты нормального вектора если прямая задана уравнением x 3 8t y 4 4t.
Запишите координаты нормального вектора если прямая задана уравнением x 3 8t y 4 4t.

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

Математика без Ху!ни. Уравнение плоскости.

Приведение общего уравнения прямой на плоскости к нормальному виду

Так как уравнения (1) и (8) должны определять одну и ту же прямую (Замечание 1 статьи «Общее уравнение прямой на плоскости»), то существует такое число t, что

tAx=cosφ, tB=sinφ, tC=−r.(9)

Возвышая в квадрат первые два равенства в (9) и складывая их, получим:

(tA) 2 +(tB) 2 =cos 2 φ+sin 2 φ=1.(10)

Упростим выражение и найдем t:

t 2 A 2 +t 2 B 2 =t 2 (A 2 +B 2 )=1,
Запишите координаты нормального вектора если прямая задана уравнением x 3 8t y 4 4t.(11)

Знаменатель в (11) отличен от нуля, т.к. хотя бы один из коэффициентов A, B не равен нулю (в противном случае (8) не представлял бы уравнение прямой).

Выясним, какой знак имеет t. Обратим внимание на третье равенство в (9). Так как r−это расстояние от начала координат до прямой, то r≥0. Тогда произведение tC должна иметь отрицательный знак. Т.е. знак t в (11) должен быть противоположным знаку C.

Подставляя в (1) вместо cosφ, sinφ, и −r значения из (9), получим tAx+tBy+tC=0. Т.е. для приведения общего уравенения прямой к нормальному виду, нужно заданное уравнение умножить на множитель (11). Множитель (11) называется нормирующим множителем .

Пример 2. Задано общее уравнение прямой

Построить нормальное уравнение прямой.

Решение. Из уравнения (12) можно записать: A=2, B=−3, C=4. Вычислим t из равенства (11):

Запишите координаты нормального вектора если прямая задана уравнением x 3 8t y 4 4t

Так как C>0, то знак t отрицательный:

Запишите координаты нормального вектора если прямая задана уравнением x 3 8t y 4 4t

Умножим уравнение (12) на t:

Запишите координаты нормального вектора если прямая задана уравнением x 3 8t y 4 4t

Ответ. Нормальное уравнение прямой (12) имеет следующий вид:

Запишите координаты нормального вектора если прямая задана уравнением x 3 8t y 4 4t

Отметим, что число Запишите координаты нормального вектора если прямая задана уравнением x 3 8t y 4 4tявляется расстоянием от начала координат до прямой (12).

Видео:Составляем уравнение прямой по точкамСкачать

Составляем уравнение прямой по точкам

Прямая линия. Уравнение прямой.

Свойства прямой в евклидовой геометрии.

Через любую точку можно провести бесконечно много прямых.

Через любые две несовпадающие точки можно провести единственную прямую.

Две несовпадающие прямые на плоскости или пересекаются в единственной точке, или являются

параллельными (следует из предыдущего).

В трёхмерном пространстве существуют три варианта взаимного расположения двух прямых:

  • прямые пересекаются;
  • прямые параллельны;
  • прямые скрещиваются.

Прямая линия — алгебраическая кривая первого порядка: в декартовой системе координат прямая линия

задается на плоскости уравнением первой степени (линейное уравнение).

Общее уравнение прямой.

Определение. Любая прямая на плоскости может быть задана уравнением первого порядка

причем постоянные А, В не равны нулю одновременно. Это уравнение первого порядка называют общим

уравнением прямой. В зависимости от значений постоянных А, В и С возможны следующие частные случаи:

C = 0, А ≠0, В ≠ 0 – прямая проходит через начало координат

А = 0, В ≠0, С ≠0 — прямая параллельна оси Ох

В = 0, А ≠0, С ≠ 0 – прямая параллельна оси Оу

В = С = 0, А ≠0 – прямая совпадает с осью Оу

А = С = 0, В ≠0 – прямая совпадает с осью Ох

Уравнение прямой может быть представлено в различном виде в зависимости от каких – либо заданных

Уравнение прямой по точке и вектору нормали.

Определение. В декартовой прямоугольной системе координат вектор с компонентами (А, В)

перпендикулярен прямой , заданной уравнением

Пример. Найти уравнение прямой, проходящей через точку А(1, 2) перпендикулярно вектору (3, -1).

Решение. Составим при А = 3 и В = -1 уравнение прямой: 3х – у + С = 0. Для нахождения коэффициента С

подставим в полученное выражение координаты заданной точки А. Получаем: 3 – 2 + C = 0, следовательно

С = -1. Итого: искомое уравнение: 3х – у – 1 = 0.

Уравнение прямой, проходящей через две точки.

Пусть в пространстве заданы две точки M 1 ( x 1 , y 1 , z 1 ) и M2 ( x 2, y 2 , z 2 ), тогда уравнение прямой,

проходящей через эти точки:

Запишите координаты нормального вектора если прямая задана уравнением x 3 8t y 4 4t

Если какой-либо из знаменателей равен нулю, следует приравнять нулю соответствующий числитель. На

плоскости записанное выше уравнение прямой упрощается:

Запишите координаты нормального вектора если прямая задана уравнением x 3 8t y 4 4t

Дробь Запишите координаты нормального вектора если прямая задана уравнением x 3 8t y 4 4t= k называется угловым коэффициентом прямой.

Пример. Найти уравнение прямой, проходящей через точки А(1, 2) и В(3, 4).

Решение. Применяя записанную выше формулу, получаем:

Запишите координаты нормального вектора если прямая задана уравнением x 3 8t y 4 4t

Уравнение прямой по точке и угловому коэффициенту.

Если общее уравнение прямой Ах + Ву + С = 0 привести к виду:

Запишите координаты нормального вектора если прямая задана уравнением x 3 8t y 4 4t

и обозначить Запишите координаты нормального вектора если прямая задана уравнением x 3 8t y 4 4t, то полученное уравнение называется

уравнением прямой с угловым коэффициентом k.

Уравнение прямой по точке и направляющему вектору.

По аналогии с пунктом, рассматривающим уравнение прямой через вектор нормали можно ввести задание

прямой через точку и направляющий вектор прямой.

Определение. Каждый ненулевой вектор Запишите координаты нормального вектора если прямая задана уравнением x 3 8t y 4 4t1, α2), компоненты которого удовлетворяют условию

Аα1 + Вα2 = 0 называется направляющим вектором прямой.

Пример. Найти уравнение прямой с направляющим вектором Запишите координаты нормального вектора если прямая задана уравнением x 3 8t y 4 4t(1, -1) и проходящей через точку А(1, 2).

Решение. Уравнение искомой прямой будем искать в виде: Ax + By + C = 0. В соответствии с определением,

коэффициенты должны удовлетворять условиям:

1 * A + (-1) * B = 0, т.е. А = В.

Тогда уравнение прямой имеет вид: Ax + Ay + C = 0, или x + y + C / A = 0.

при х = 1, у = 2 получаем С/ A = -3, т.е. искомое уравнение:

Уравнение прямой в отрезках.

Если в общем уравнении прямой Ах + Ву + С = 0 С≠0, то, разделив на –С, получим:

Запишите координаты нормального вектора если прямая задана уравнением x 3 8t y 4 4tили Запишите координаты нормального вектора если прямая задана уравнением x 3 8t y 4 4t, где

Запишите координаты нормального вектора если прямая задана уравнением x 3 8t y 4 4t

Геометрический смысл коэффициентов в том, что коэффициент а является координатой точки пересечения

прямой с осью Ох, а b – координатой точки пересечения прямой с осью Оу.

Пример. Задано общее уравнение прямой х – у + 1 = 0. Найти уравнение этой прямой в отрезках.

С = 1, Запишите координаты нормального вектора если прямая задана уравнением x 3 8t y 4 4t, а = -1, b = 1.

Нормальное уравнение прямой.

Если обе части уравнения Ах + Ву + С = 0 разделить на число Запишите координаты нормального вектора если прямая задана уравнением x 3 8t y 4 4t, которое называется

нормирующем множителем, то получим

xcosφ + ysinφ — p = 0 – нормальное уравнение прямой.

Видео:Нахождение длины вектора через координаты. Практическая часть. 9 класс.Скачать

Нахождение длины вектора через координаты. Практическая часть. 9 класс.

Нормальный вектор прямой

Вы будете перенаправлены на Автор24

В аналитической геометрии часто требуется составить общее уравнение прямой по принадлежащей ей точке и вектору нормали к прямой.

Нормаль – синоним для слова перпендикуляр.

Общее уравнение прямой на плоскости выглядит как $Ax + By + C = 0$. Подставляя в него различные значениях $A$, $B$ и $C$, в том числе нулевые, можно определить любые прямые.

Можно выразить уравнение прямой и другим способом:

Это уравнение прямой с угловым коэффициентом. В нем геометрический смысл коэффициента $k$ заключается в угле наклона прямой по отношению к оси абсцисс, а независимого члена $b$ — в расстоянии, на которое прямая отстоит от центра координатной плоскости, т.е. точки $O(0; 0)$.

Рисунок 1. Варианты расположения прямых на координатной плоскости. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ

Нормальное уравнение прямой можно выразить и в тригонометрическом виде:

$x cdot cos + y cdot sin — p = 0$

где $alpha$ — угол между прямой и осью абсцисс, а $p$ — расстояние от начала координат до рассматриваемой прямой.

Возможны четыре варианта зависимости наклона прямой от величины углового коэффициента:

  1. когда угловой коэффициент положителен, направляющий вектор прямой идёт снизу вверх;
  2. когда угловой коэффициент отрицателен, направляющий вектор прямой идёт сверху вниз;
  3. когда угловой коэффициент равен нулю, описываемая им прямая параллельна оси абсцисс;
  4. для прямых, параллельных оси ординат, углового коэффициента не существует, поскольку тангенс 90 градусов является неопределенной (бесконечной) величиной.

Готовые работы на аналогичную тему

Чем больше абсолютное значение углового коэффициента, тем круче наклонен график прямой.

Зная угловой коэффициент, легко составить уравнение графика прямой, если дополнительно известна точка, принадлежащая искомой прямой:

$y — y_0 = k cdot (x — x_0)$

Таким образом, геометрически прямую на координатной всегда можно выразить с помощью угла и расстояния от начала координат. В этом и заключается смысл нормального вектора к прямой — самого компактного способа записи ее положения, если известны координаты хотя бы одной точки, принадлежащей этой прямой.

Вектором нормали к прямой, иначе говоря, нормальным вектором прямой, принято называть ненулевой вектор, перпендикулярный рассматриваемой прямой.

Для каждой прямой можно найти бесконечное множество нормальных векторов, равно как и направляющих векторов, т.е. таких, которые параллельны этой прямой. При этом все нормальные векторы к ней будут коллинеарными, хотя и не обязательно сонаправлены.

Обозначив нормальный вектор прямой как $vec(n_1; n_2)$, а координаты точки как $x_0$ и $y_0$, можно представить общее уравнение прямой на плоскости по точке и вектору нормали к прямой как

$n_1 cdot (x — x_n) + n_2 cdot (y — y_0) = 0$

Таким образом, координаты вектора нормали к прямой пропорциональны числам $A$ и $B$, присутствующим в общем уравнении прямой на плоскости. Следовательно, если известно общее уравнение прямой на плоскости, то можно легко вывести и вектор нормали к прямой. Если прямая, задана уравнением в прямоугольной системе координат

то нормальный вектор описывается формулой:

При этом говорят, что координаты нормального вектора «снимаются» с уравнения прямой.

Нормальный к прямой вектор и ее направляющий вектор всегда ортогональны по отношению друг к другу, т.е. их скалярные произведения равны нулю, в чем легко убедиться, вспомнив формулу направляющего вектора $bar

(-B; A)$, а также общее уравнение прямой по направляющему вектору $bar

(p_1; p_2)$ и точке $M_0(x_0; y_0)$:

В том, что вектор нормали к прямой всегда ортогонален направляющему вектору к ней можно убедиться с помощью скалярного произведения:

$bar

cdot bar = -B cdot A + A cdot B = 0 implies bar

perp bar$

Всегда можно составить уравнение прямой, зная координаты принадлежащей ей точки и нормального вектора, поскольку направление прямой следует из его направления. Описав точку как $M(x_0; y_0)$, а вектор как $bar(A; B)$, можно выразить уравнение прямой в следующем виде:

$A(x — x_0) + B(y — y_0) = 0$

Составить уравнение прямой по точке $M(-1; -3)$ и нормальному вектору $bar(3; -1)$. Вывести уравнение направляющего вектора.

Для решения задействуем формулу $A cdot (x — x_0) + B cdot (y — y_0) = 0$

Подставив значения, получаем:

$3 cdot (x — (-1)) — (-1) cdot (y — (-3)) = 0$ $3 cdot (x + 1) — (y + 3) = 0$ $3x + 3 — y — 3 = 0$ $3x — y = 0$

Проверить правильность общего уравнения прямой можно «сняв» из него координаты для нормального вектора:

$3x — y = 0 implies A = 3; B = -1 implies bar(A; B) = bar(3; -1),$

Что соответствует числам исходных данных.

Подставив реальные значения, проверим, удовлетворяет ли точка $M(-1; -3)$ уравнению $3x — y = 0$:

Равенство верно. Осталось лишь найти формулу направляющего вектора:

$bar

(-B; A) implies bar

(1; 3)$

Ответ: $3x — y = 0; bar

(1; 3).$

Получи деньги за свои студенческие работы

Курсовые, рефераты или другие работы

Автор этой статьи Дата последнего обновления статьи: 04.03.2022

💡 Видео

Видеоурок "Нормальное уравнение прямой"Скачать

Видеоурок "Нормальное уравнение прямой"

Математика без Ху!ни. Уравнения прямой. Часть 1. Уравнение с угловым коэффициентом.Скачать

Математика без Ху!ни. Уравнения прямой. Часть 1. Уравнение с угловым коэффициентом.

9 класс, 7 урок, Уравнение прямойСкачать

9 класс, 7 урок, Уравнение прямой

Эту задачу ГРИГОРИЙ ПЕРЕЛЬМАН решил в 10-м классеСкачать

Эту задачу ГРИГОРИЙ ПЕРЕЛЬМАН решил в 10-м классе

Математика без Ху!ни. Уравнения прямой. Часть 2. Каноническое, общее и в отрезках.Скачать

Математика без Ху!ни. Уравнения прямой. Часть 2. Каноническое, общее и в отрезках.

Уравнения прямой на плоскости | Векторная алгебраСкачать

Уравнения прямой на плоскости | Векторная алгебра

Видеоурок "Параметрические уравнения прямой"Скачать

Видеоурок "Параметрические уравнения прямой"

Координатная прямая. Противоположные числа. 6 класс.Скачать

Координатная прямая. Противоположные числа. 6 класс.

Видеоурок "Уравнение прямой с угловым коэффициентом"Скачать

Видеоурок "Уравнение прямой с угловым коэффициентом"

Аналитическая геометрия, 5 урок, Уравнение плоскостиСкачать

Аналитическая геометрия, 5 урок, Уравнение плоскости

1. Уравнение плоскости проходящей через точку перпендикулярно вектору / общее уравнение / примерыСкачать

1. Уравнение плоскости проходящей через точку перпендикулярно вектору / общее уравнение / примеры

Видеоурок "Общее уравнение прямой"Скачать

Видеоурок "Общее уравнение прямой"

Направляющий и нормальный вектор прямой на плоскости | Векторная алгебраСкачать

Направляющий и нормальный вектор прямой на плоскости | Векторная алгебра

Видеоурок "Общие уравнения прямой"Скачать

Видеоурок "Общие уравнения прямой"

Записать уравнение прямой параллельной или перпендикулярной данной.Скачать

Записать уравнение прямой параллельной или перпендикулярной данной.

Аналитическая геометрия, 6 урок, Уравнение прямойСкачать

Аналитическая геометрия, 6 урок, Уравнение прямой
Поделиться или сохранить к себе: