В пространстве заданы три попарно не пересекающиеся плоскости; найдите и охарактеризуйте геометрическое место точек, равноудалённых от всех трёх плоскостей

26 Ноя в 11:01
1 +1
0
Ответы
1
Коротко и по существу.
Обозначим плоскости уравнениями Πi: ni⋅x=di\Pi_i:\; \mathbf{n}_i\cdot\mathbf{x}=d_iΠi :ni x=di , i=1,2,3i=1,2,3i=1,2,3. Расстояние от точки x\mathbf{x}x до Πi\Pi_iΠi равно ∣ni⋅x−di∣∥ni∥\dfrac{|\mathbf{n}_i\cdot\mathbf{x}-d_i|}{\|\mathbf{n}_i\|}ni ni xdi . Требуется множество точек, для которых эти три величины равны.
1) Все три плоскости попарно параллельны (то есть действительно «не пересекаются»). Тогда нормали совпадают n1∥n2∥n3\mathbf{n}_1\parallel\mathbf{n}_2\parallel\mathbf{n}_3n1 n2 n3 и условие сводится к одномерному: для t=n⋅xt=\mathbf{n}\cdot\mathbf{x}t=nx нужно
∣t−c1∣=∣t−c2∣=∣t−c3∣, |t-c_1|=|t-c_2|=|t-c_3|,
tc1 =tc2 =tc3 ,
где ci=di/∥n∥c_i=d_i/\|\mathbf{n}\|ci =di /∥n. Для трёх разных чисел cic_ici такое равенство не выполняется. Итого: множество пусто.
2) Ни одна пара не параллельна (три плоскости пересекаются в одной точке PPP). Для каждой пары (i,j)(i,j)(i,j) множество точек, равноудалённых от Πi\Pi_iΠi и Πj\Pi_jΠj , это две биссектрисные плоскости:
ni⋅x−di∥ni∥=±nj⋅x−dj∥nj∥. \frac{\mathbf{n}_i\cdot\mathbf{x}-d_i}{\|\mathbf{n}_i\|}=\pm\frac{\mathbf{n}_j\cdot\mathbf{x}-d_j}{\|\mathbf{n}_j\|}.
ni ni xdi =±nj nj xdj .
Пересечение двух таких выбранных биссекторных плоскостей (для пар (1,2)(1,2)(1,2) и (1,3)(1,3)(1,3)) даёт прямую через общую точку P=Π1∩Π2∩Π3P=\Pi_1\cap\Pi_2\cap\Pi_3P=Π1 Π2 Π3 . В результате множество точек, равноудалённых от всех трёх, — объединение до четырёх прямых (соответствующих четырём сочетаниям знаков) проходящих через PPP. В частных случаях некоторые из этих прямых могут совпадать или отсутствовать.
3) Смешанные случаи (одна пара параллельна, другая нет): пусть Π1∥Π2\Pi_1\parallel\Pi_2Π1 Π2 . Тогда множество равноудалённых от Π1\Pi_1Π1 и Π2\Pi_2Π2 — средняя плоскость
n⋅x=d1+d22. \mathbf{n}\cdot\mathbf{x}=\tfrac{d_1+d_2}{2}.
nx=2d1 +d2 .
Пересечение этой средней плоскости с одной из биссектрис между Π1\Pi_1Π1 и Π3\Pi_3Π3 даёт прямую (или пусто, в зависимости от положений). Итого в этом случае множество — нуль, одна или две прямые (зависит от выбора знаков).
Вывод: в общем положении (нет параллельных пар) геометрическое место — совокупность прямых, проходящих через общую точку пересечения трёх плоскостей (до 4 прямых); в случае трёх попарно параллельных плоскостей — пусто; в промежуточных случаях — пересечения средней плоскости параллельной пары с биссектрисами, обычно прямые или пусто.
26 Ноя в 12:06
Не можешь разобраться в этой теме?
Обратись за помощью к экспертам
Гарантированные бесплатные доработки в течение 1 года
Быстрое выполнение от 2 часов
Проверка работы на плагиат
Поможем написать учебную работу
Прямой эфир