Кут між площинами, кут між прямими, кут між прямою і площиною
Кут між площинами.Нехай задані дві площини
і
.
Один із кутів , утворених площинами, рівний куту між їх нормальними векторами
і
. Так як другий кут рівний
, то кути між площинами можна обчислити за формулою:
. (8.17)
Під кутом між площинами розуміють менший з двогранних кутів, утворених цими площинами. Для знаходження гострого кута треба взяти модуль правої частини.
Умова паралельності двох площин. Якщо площини паралельні, то паралельні і їх нормальні вектори , а отже
.
Умова перпендикулярності двох площин. Якщо площини перпендикулярні, то перпендикулярні і їх нормальні вектори , а отже
.
Кут між прямими на площині, заданими загальними рівняннями. Нехай задані дві прямі і
.
Кути між прямими визначаються за формулою:
. (8.18)
Умова паралельності двох прямих:
.
Умова перпендикулярності двох прямих:
.
Кут між прямими, заданими канонічними рівняннями.Нехай задані дві прямі
,
.
Один із кутів між прямими рівний куту між їх напрямними векторами
і
. Так як другий кут рівний
, то кути між прямими можна обчислити за формулою:
. (8.19)
Для знаходження гострого кута треба взяти модуль правої частини.
Умова паралельності двох прямих. Якщо прямі паралельні, то паралельні і їх напрямні вектори , а отже
.
Умова перпендикулярності двох прямих. Якщо прямі перпендикулярні, то перпендикулярні і їх напрямні вектори , а отже
.
Кути між двома прямими
,
на площині визначаються за формулою:
. (8.20)
Умова паралельності двох прямих:
.
Умова перпендикулярності двох прямих:
.
Кут між прямими з заданими кутовими коефіцієнтами.Нехай прямі ,
задані рівняннями
і
, де
,
(рис.8.9). Треба знайти кут
між прямими
,
.
Так як зовнішній кут трикутника , то
. Якщо
, то
.
Для знаходження гострого кута треба взяти модуль правої частини.
Враховуючи, що ,
, отримаємо:
. (8.21)
Умова паралельності двох прямих. Якщо прямі паралельні, то і
. З формули (8.21) випливає, що в цьому випадку
. Навпаки, якщо
, то
, а отже прямі паралельні. Таким чином, умовою паралельності двох прямих є рівність їх кутових коефіцієнтів:
.
Умова перпендикулярності двох прямих. Якщо прямі перпендикулярні, то і
не існує. З формули (8.21) випливає, що в цьому випадку
або
.
Справедливе і обернене твердження.
Приклад 8.8.Знайти кут між прямими і
, заданими рівняннями
і
відповідно.
Розв’язок. Спосіб 1. Запишемо рівняння прямої в загальному вигляді:
. Тоді
,
– нормальні вектори прямих
і
відповідно. Кут між даними прямими знайдемо як кут між їх нормальними векторами, скориставшись формулою (8.18) (для знаходження гострого кута візьмемо модуль правої частини):
і
.
Спосіб 2. Запишемо рівняння даних прямих у вигляді рівнянь з кутовими коефіцієнтами:
,
;
,
.
За формулою (8.21) і
. t
Кут між прямою і площиною.Нехай задані площина і пряма
(рис. 8.9).
Кут між прямою і площиною рівний
, де
– кут між векторами
і
. Отже,
.
Кут визначаються за формулою:
. (8.22)
Умова паралельності прямої і площини. Для того, щоб пряма і площина були паралельні, необхідно і достатньо, щоб вектори і
були перпендикулярні, тобто
.
Умова перпендикулярності прямої і площини. Для того, щоб пряма і площина були перпендикулярні, необхідно і достатньо, щоб вектори і
були колінеарні, тобто
.