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
.