Avaruuden kolme sellaista pistettä, jotka eivät sijaitse samalla suoralla, määräävät



Samankaltaiset tiedostot
TASON YHTÄLÖT. Tason esitystapoja ovat: vektoriyhtälö, parametriesitys (2 parametria), normaalimuotoinen yhtälö ja koordinaattiyhtälö.

Suorat ja tasot, L6. Suuntajana. Suora xy-tasossa. Suora xyzkoordinaatistossa. Taso xyzkoordinaatistossa. Tason koordinaattimuotoinen yhtälö.

Tekijä Pitkä matematiikka Suoran pisteitä ovat esimerkiksi ( 5, 2), ( 2,1), (1, 0), (4, 1) ja ( 11, 4).

Taso. Hannu Lehto. Lahden Lyseon lukio

Suora. Hannu Lehto. Lahden Lyseon lukio

Vanhoja koetehtäviä. Analyyttinen geometria 2016

Suorista ja tasoista LaMa 1 syksyllä 2009

Taso 1/5 Sisältö ESITIEDOT: vektori, koordinaatistot, piste, suora

BM20A5800 Funktiot, lineaarialgebra ja vektorit Harjoitus 4, Syksy 2016

MAA15 Vektorilaskennan jatkokurssi, tehtävämoniste

VEKTORIT paikkavektori OA

Insinöörimatematiikka D

A-osio. Tehdään ilman laskinta ja taulukkokirjaa! Valitse tehtävistä A1-A3 kaksi ja vastaa niihin. Maksimissaan tunti aikaa suorittaa A-osiota.

Suora 1/5 Sisältö ESITIEDOT: vektori, koordinaatistot, piste

1. Olkoot vektorit a, b ja c seuraavasti määritelty: a) Määritä vektori. sekä laske sen pituus.

Tekijä Pitkä matematiikka Poistetaan yhtälöparista muuttuja s ja ratkaistaan muuttuja r.

Juuri 4 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty Kertaus. b) B = (3, 0, 5) K2. ( )

Vektorit, suorat ja tasot

Juuri Kertaus Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty

Tekijä Pitkä matematiikka Pisteen (x, y) etäisyys pisteestä (0, 2) on ( x 0) Pisteen (x, y) etäisyys x-akselista, eli suorasta y = 0 on y.

Insinöörimatematiikka D, laskuharjoituksien esimerkkiratkaisut

Suorien ja tasojen geometriaa Suorien ja tasojen yhtälöt

3 Suorat ja tasot. 3.1 Suora. Tässä luvussa käsitellään avaruuksien R 2 ja R 3 suoria ja tasoja vektoreiden näkökulmasta.

Diplomi-insinööri- ja arkkitehtikoulutuksen yhteisvalinta 2017 Insinöörivalinnan matematiikan koe , Ratkaisut (Sarja A)

Tekijä Pitkä matematiikka b) Kuvasta nähdään, että b = i 4 j. c) Käytetään a- ja b-kohtien tuloksia ja muokataan lauseketta.

Vektorien pistetulo on aina reaaliluku. Esimerkiksi vektorien v = (3, 2, 0) ja w = (1, 2, 3) pistetulo on

Tekijä Pitkä matematiikka

Ristitulolle saadaan toinen muistisääntö determinantin avulla. Vektoreiden v ja w ristitulo saadaan laskemalla determinantti

0, niin vektorit eivät ole kohtisuorassa toisiaan vastaan.

Kahden suoran leikkauspiste ja välinen kulma (suoraparvia)

l 1 2l + 1, c) 100 l=0 AB 3AC ja AB AC sekä vektoreiden AB ja

Yleistä vektoreista GeoGebralla

l 1 2l + 1, c) 100 l=0

Suora. Määritelmä. Oletetaan, että n = 2 tai n = 3. Avaruuden R n suora on joukko. { p + t v t R},

Yhtälön oikealla puolella on säteen neliö, joten r. = 5 eli r = ± 5. Koska säde on positiivinen, niin r = 5.

MATEMATIIKAN PERUSKURSSI I Harjoitustehtäviä syksy Millä reaaliluvun x arvoilla. 3 4 x 2,

MS-A0205/MS-A0206 Differentiaali- ja integraalilaskenta 2 Luento 3: Osittaisderivaatta

Ympyrän yhtälö

2 Pistejoukko koordinaatistossa

Juuri 4 Tehtävien ratkaisut Kustannusosakeyhtiö Otava päivitetty Kertaus. b) B = (3, 0, 5) K2. 8 ( 1)

802320A LINEAARIALGEBRA OSA II

3x + y + 2z = 5 e) 2x + 3y 2z = 3 x 2y + 4z = 1. x + y 2z + u + 3v = 1 b) 2x y + 2z + 2u + 6v = 2 3x + 2y 4z 3u 9v = 3. { 2x y = k 4x + 2y = h

1.1 Vektorit. MS-A0007 Matriisilaskenta. 1.1 Vektorit. 1.1 Vektorit. Reaalinen n-ulotteinen avaruus on joukko. x 1. R n. 1. Vektorit ja kompleksiluvut

Insinöörimatematiikka D

Insinöörimatematiikka D

1 Sisätulo- ja normiavaruudet

Ota tämä paperi mukaan, merkkaa siihen omat vastauksesi ja tarkista oikeat vastaukset klo 11:30 jälkeen osoitteesta

Selvästi. F (a) F (y) < r x d aina, kun a y < δ. Kolmioepäyhtälön nojalla x F (y) x F (a) + F (a) F (y) < d + r x d = r x

Havainnollistuksia: Merkitään w = ( 4, 3) ja v = ( 3, 2). Tällöin. w w = ( 4) 2 + ( 3) 2 = 25 = 5. v = ( 3) = 13. v = v.

Lineaarialgebra MATH.1040 / voima

Pistetulo eli skalaaritulo

Kertausta: avaruuden R n vektoreiden pistetulo

Paraabeli suuntaisia suoria.

Kertausta: avaruuden R n vektoreiden pistetulo

Vastaavasti, jos vektori kerrotaan positiivisella reaaliluvulla λ, niin

Lineaarialgebra ja matriisilaskenta I

KOMPLEKSILUVUT C. Rationaaliluvut Q. Irrationaaliluvut


Solmu 3/2001 Solmu 3/2001. Kevään 2001 ylioppilaskirjoitusten pitkän matematiikan kokeessa oli seuraava tehtävä:

Ratkaisut vuosien tehtäviin

1.1 Vektorit. MS-A0004/A0006 Matriisilaskenta. 1.1 Vektorit. 1.1 Vektorit. Reaalinen n-ulotteinen avaruus on joukko. x 1. R n.

Vektoriarvoiset funktiot Vektoriarvoisen funktion jatkuvuus ja derivoituvuus

Harjoituksia MAA4 - HARJOITUKSIA. 6. Merkitse lukusuoralle ne luvut, jotka toteuttavat epäyhtälön x 2 < ½.

1.6. Yhteen- ja vähennyslaskukaavat

Vapaus. Määritelmä. jos c 1 v 1 + c 2 v c k v k = 0 joillakin c 1,..., c k R, niin c 1 = 0, c 2 = 0,..., c k = 0.

yleisessä muodossa x y ax by c 0. 6p

9. Vektorit. 9.1 Skalaarit ja vektorit. 9.2 Vektorit tasossa

KJR-C1001 Statiikka ja dynamiikka. Luento Susanna Hurme

4.1 Kaksi pistettä määrää suoran

Vektorialgebra 1/5 Sisältö ESITIEDOT: vektori

Talousmatematiikan perusteet: Luento 9

kaikki ( r, θ )-avaruuden pisteet (0, θ ) - oli θ

Ympyrä 1/6 Sisältö ESITIEDOT: käyrä, kulma, piste, suora

MAA4 - HARJOITUKSIA. 1. Esitä lauseke 3 x + 2x 4 ilman itseisarvomerkkejä. 3. Ratkaise yhtälö 2 x x = 2 (yksi ratkaisu, eräs neg. kokon.

Pythagoraan polku

Lineaarialgebra ja matriisilaskenta I. LM1, Kesä /218

Laudatur 4 MAA4 ratkaisut kertausharjoituksiin

Determinantti 1 / 30

4. Käyrän lokaaleja ominaisuuksia

5.3 Suoran ja toisen asteen käyrän yhteiset pisteet

3 Vektorin kertominen reaaliluvulla

MAA7 Kurssikoe Jussi Tyni Tee B-osion konseptiin pisteytysruudukko! Kaikkiin tehtäviin välivaiheet näkyviin! Laske huolellisesti!

MS-A0003/A0005 Matriisilaskenta Laskuharjoitus 2 / vko 45

1 Kompleksiluvut. Kompleksiluvut 10. syyskuuta 2005 sivu 1 / 7

Mb8 Koe Kuopion Lyseon lukio (KK) sivu 1/2

3 Skalaari ja vektori

Funktion raja-arvo. lukumäärien tutkiminen. tutkiminen

Ellipsit, hyperbelit ja paraabelit vinossa

3 Yhtälöryhmä ja pistetulo

3.1 Lineaarikuvaukset. MS-A0004/A0006 Matriisilaskenta. 3.1 Lineaarikuvaukset. 3.1 Lineaarikuvaukset

Kaikkiin tehtäviin ratkaisujen välivaiheet näkyviin! Lue tehtävänannot huolellisesti. Tee pisteytysruudukko B-osion konseptin yläreunaan!

A-osa. Ratkaise kaikki tämän osan tehtävät. Tehtävät arvostellaan pistein 0-6. Taulukkokirjaa saa käyttää apuna, laskinta ei.

Tekijä Pitkä matematiikka

, on säännöllinen 2-ulotteinen pinta. Määrää T x0 pisteessä x 0 = (0, 1, 1).

Lineaarialgebra ja matriisilaskenta II Syksy 2009 Laskuharjoitus 1 ( ) Ratkaisuehdotuksia Vesa Ala-Mattila

Transkriptio:

11 Taso Avaruuden kolme sellaista pistettä, jotka eivät sijaitse samalla suoralla, määräävät tason. Olkoot nämä pisteet P, B ja C. Merkitään vaikkapa P B r ja PC s. Tällöin voidaan sanoa, että vektorit r ja s virittävät (erään) tason T. B T r P (x,y, z ) P (x, y, z) s C O Mikä tahansa tasoon T kuuluva vektori voidaan esittää muodossa k r + ms, missä k ja m ovat reaalilukuja. Palautetaan mieleen, että sanotaan vektoreiden r ja s olevan tämän -ulotteisen vektoriavaruuden ( taso T) kanta ja luvut k ja m ovat erään tähän tasoon kuuluvan vektorin skalaarikomponentit kannassa ( r, s). Jos sitten P (x, y, z) on tason T mielivaltainen piste, ja O origo, niin varmasti löytyy vektoriesitys OP OP + gr + hs. Tämä on tason T vektorimuotoinen esitys. Kun g ja h juoksevat kaikki reaaliluvut läpi miinus-äärettömästä äärettömään kaikin mahdollisin variaatioin, niin taso T tulee piirretyksi. Olkoon tason eräs normaalivektori n aî + bĵ + ckˆ. Osataan ehkä jo suoraan kirjoittaa PP (x x )î + (y y ) ĵ + (z z) kˆ. Nämä kaksi vektoria, ovat kohtisuorassa toisiaan vastaan, ja siten niiden pistetulo häviää. n P P a(x x) + b(y y ) + c(z z) ax + by + cz + d, n ja P P,

kun on merkitty vakiosta koostuvan tavaran arvoksi d. Siis ax + by + cz d. Lause Yhtälö ax + by + cz +d esittää tasoa koordinaatistossa, jonka toisiaan vastaan kohtisuorat yksikkövektorit ovat î, ĵ ja kˆ. Tämän tason eräs normaalivektori n aî + bĵ + ckˆ. Johdetaan lauseke, josta suoraan voidaan laskea annetun pisteen ja annetun tason välinen etäisyys: O n P P Olkoon tason yhtälö annettu ax + by + cz + d, ja olkoon piste P (x, y, z) se, jonka etäisyys tästä tasosta tahdotaan tietää. Kun merkitään O origo, ja kun selvästi on voimassa vektoriyhtälö OP + PP OP,

missä P (x, y, z) on tason ax + by + cz + d mielivaltainen piste, niin mitä ilmeisimmin kysytty etäisyys on vektorin P P skalaariprojektion itseisarvo tason normaalivektorilla n aî + bĵ + ckˆ. Nyt on PP OP OP (x x)î + (y y )ĵ + (z z)kˆ, ja kun muistetaan skalaariprojektion laskulauseke a b, niin etsittävälle etäi- b syydelle d saadaan lauseke a b d P Pn [(x x )î + (y y )ĵ + (z z )kˆ ] n (aî + bĵ + ckˆ) ax ax + by by + cz cz a + b + c ax + by + cz + d, a + b + c ax by cz a + b + c d missä on sijoitettu ax + by + cz d, onhan P (x, y, z) tasossa oleva piste, ja sen koordinaatit toteuttavat tason yhtälön. Varmaan huomaat, että pisteen tasosta antavan etäisyyden lauseke on hyvin samankaltainen kuin on tason pisteen etäisyys tason suorasta: Lause 1 Pisteen (x, y, z ) etäisyys d tasosta ax + by + cz + d on d ax + by a + b + cz + c + d,

Esim. 1 Laske pisteen (, 3, 1) etäisyys tasosta 3x + 6y z 5. Tämä on suora sijoitus: 3 + 6( 3) 1 5 d 3 + 6 + ( ) 6 18 5 9 + 36 + 4 19 49 19. 7 Esim. Määritä tasojen x + y + 3z 4 ja 4x 3y + z 7 yhteiset pisteet. Tässä on yhtälöpari, mutta kolme tuntematonta. Pystyisikö tästä saamaan kahden tason yhteisten pisteiden välisen yhtälön, avaruussuoran yhtälön? Eliminoidaan x: x + y + 3z 4 4x 8y 1z 16 11y 11z 9 4x 3y + z 7 4x 3y + z 7 9 11y + 11z 9 y z 11 Siirrytään parametrimuotoon. Valitaan z t, missä t saa juosta läpi koko reaalilukujen joukon aina miinus-äärettömästä äärettömään. Tällöin 9 18 6 saadaan y t ja x 4 y 3z 4 + t 3t t. Silloin 11 11 11 6 x t 11 6 9 x y 9 11 11 z y t 11 1 1 1 z t Tulos voitaisiin antaa myös vektorimuodossa, ko. suoran suuntavektoriksi kävisi s î ĵ + kˆ. Määritetään eräs suoran piste antamalla parametrille t mielivaltainen arvo, vaikkapa t, jolloin x ja y kiinnittyvät. Käytettään tämän jälkeen yhtälöä r r + us, missä parametri u juoksee reaaliluvut läpi. Määritellään lopuksi eräitä käsitteitä:

****************************************************************** MÄÄRITELMÄ 8 Avaruuden suoran ja tason välinen kulma saadaan, kun määritetään ensin suoran suuntavektorin ja tason normaalivektorin välinen kulma ja vähennetään saatu asteluku 9 asteesta. Kahden tason välinen kulma on tasojen normaalivektoreiden välinen kulma. ****************************************************************** Esim. 3 Suora kulkee pisteen P (1,, 3) kautta ja sen suuntavektori on s î ĵ + 3 kˆ. Määritä tason 1 x + 3y + z 8 ja kyseisen suoran välinen kulma. Tason normaalivektori n 1î + 3ĵ + kˆ. cos(n, s) 1 1 1 + 3( ) + 3 + 3 + ( n,s) 75.438... 75.4 1 + ( ) + 3 1 113 14.514... Kaksi avaruussuoraa saattavat olla erisuuntaiset, mutta niiden ei silti tarvitse leikata toisiaan toisin kuin samassa tasossa olevien kahden suoran. Tällöin tavataan sanoa, että suorat ovat ristikkäiset. Joskus voidaan kysyä kahden ristikkäisen suoran välistä etäisyyttä. Tällaisessa probleemassa täytyy valita kumpaiseltakin suoralta piste, mielivaltainen, siis parametrimuodossa ja muodostaa näiden pisteiden välinen suuntajana. Tämän suuntajanan tulee olla kohtisuorassa kummankin suoran suuntavektoria vastaan. Nämä kaksi kohtisuoruusehtoa kiinnittävät pisteiden esityksissä olevat parametrit niin, että kummaltakin suoralta määräytyvät juuri ne pisteet, joiden välinen jana on kaikkein lyhin kaikista niistä janoista, joiden toinen päätepiste on toisella suoralla ja toinen toisella.

s 1 P 1 O s P s P1 P ja s1 P1 P