Построить перпендикуляр к плоскости. Построить отрезок OS, перпендикулярный к плоскости параллелограмма ABCD. Точка О является центром тяжести параллелограмма ABCD. Длина отрезка OS=70мм. Координаты вершин параллелограмма A (80,50,25) B (60,10,55) C (20,10,85) D (40,50,55) Вопрос: Какова координата точки S по оси x? Ответ ввести в мм.
Так как длина отрезка OS равна 70 мм и точка S лежит на прямой, соединяющей точки O и центр плоскости ABCD, координаты точки S будет задаваться уравнением параметрической прямой:
Sx,y,zx,y,zx,y,z = Ox,y,zx,y,zx,y,z + t * O−SO - SO−S
где t - параметр, S - искомая точка
Так как точка S перпендикулярна к плоскости ABCD, то вектор OS будет перпендикулярен к нормали плоскости ABCD. Нормаль к плоскости ABCD найдем через векторное произведение векторов AB и AD: n = AB x AD n = B−AB-AB−A x D−AD-AD−A = 60−80,10−50,55−2560-80, 10-50, 55-2560−80,10−50,55−25 x 40−80,50−50,55−2540-80, 50-50, 55-2540−80,50−50,55−25 = −20,−40,30-20, -40, 30−20,−40,30 x 40,0,3040, 0, 3040,0,30 = 1200,1200,8001200, 1200, 8001200,1200,800
Так как вектор n задает нормаль к плоскости ABCD, то вектор OS должен быть коллинеарен с n: OS = λ * n
Подставляем точку O и S: Sx,y,zx,y,zx,y,z = Ox,y,zx,y,zx,y,z + t * λnλnλn
Теперь можем задать уравнение: 50 + t λ 1200 = x 30 + t λ 1200 = y 55 + t λ 800 = z
Известно, что длина вектора OS равна 70мм: sqrt(x−50)2+(y−30)2+(z−55)2(x-50)^2 + (y-30)^2 + (z-55)^2(x−50)2+(y−30)2+(z−55)2 = 70
Подставим координаты О и искомую точку S в это уравнение и найдем λ: sqrt(x−50)2+(y−30)2+(z−55)2(x-50)^2 + (y-30)^2 + (z-55)^2(x−50)2+(y−30)2+(z−55)2 = 70 sqrt(50+t<em>λ</em>1200−50)2+(30+t<em>λ</em>1200−30)2+(55+t<em>λ</em>800−55)2(50 + t <em> λ </em> 1200 - 50)^2 + (30 + t <em> λ </em> 1200 - 30)^2 + (55 + t <em> λ </em> 800 - 55)^2(50+t<em>λ</em>1200−50)2+(30+t<em>λ</em>1200−30)2+(55+t<em>λ</em>800−55)2 = 70 sqrt(t<em>λ</em>1200)2+(t<em>λ</em>1200)2+(t<em>λ</em>800)2(t <em> λ </em> 1200)^2 + (t <em> λ </em> 1200)^2 + (t <em> λ </em> 800)^2(t<em>λ</em>1200)2+(t<em>λ</em>1200)2+(t<em>λ</em>800)2 = 70 sqrt(12002+12002+8002)<em>(t</em>λ)2(1200^2 + 1200^2 + 800^2) <em> (t </em> λ)^2(12002+12002+8002)<em>(t</em>λ)2 = 70 sqrt(1440000+1440000+640000)<em>(t</em>λ)2(1440000 + 1440000 + 640000) <em> (t </em> λ)^2(1440000+1440000+640000)<em>(t</em>λ)2 = 70 sqrt3520000<em>(t</em>λ)23520000 <em> (t </em> λ)^23520000<em>(t</em>λ)2 = 70 t λ = 70 / sqrt352000035200003520000
t λ = 70 / 1874.861874.861874.86
t * λ ≈ 0.0373
Теперь подставим найденное значение λ в уравнения координат точки S: 50 + 0.0373 1200 λ = x 30 + 0.0373 1200 λ = y 55 + 0.0373 800 λ = z
Таким образом, координата точки S по оси x равна x ≈ 50 + 0.0373 1200 0.0373 ≈ 92.70 мм.
Для построения перпендикуляра к плоскости параллелограмма ABCD воспользуемся координатами вершин параллелограмма.
Найдем координаты центра тяжести О параллелограмма ABCD, который равен среднему арифметическому координат вершин:
Ox,y,zx,y,zx,y,z = (80+60+20+40)/4,(50+10+10+50)/4,(25+55+85+55)/4(80+60+20+40)/4, (50+10+10+50)/4, (25+55+85+55)/4(80+60+20+40)/4,(50+10+10+50)/4,(25+55+85+55)/4 = 50,30,5550, 30, 5550,30,55
Так как длина отрезка OS равна 70 мм и точка S лежит на прямой, соединяющей точки O и центр плоскости ABCD, координаты точки S будет задаваться уравнением параметрической прямой:
Sx,y,zx,y,zx,y,z = Ox,y,zx,y,zx,y,z + t * O−SO - SO−S где t - параметр, S - искомая точка
Так как точка S перпендикулярна к плоскости ABCD, то вектор OS будет перпендикулярен к нормали плоскости ABCD.
Подставляем точку O и S:Нормаль к плоскости ABCD найдем через векторное произведение векторов AB и AD:
n = AB x AD
n = B−AB-AB−A x D−AD-AD−A = 60−80,10−50,55−2560-80, 10-50, 55-2560−80,10−50,55−25 x 40−80,50−50,55−2540-80, 50-50, 55-2540−80,50−50,55−25 = −20,−40,30-20, -40, 30−20,−40,30 x 40,0,3040, 0, 3040,0,30 = 1200,1200,8001200, 1200, 8001200,1200,800 Так как вектор n задает нормаль к плоскости ABCD, то вектор OS должен быть коллинеарен с n:
OS = λ * n
Sx,y,zx,y,zx,y,z = Ox,y,zx,y,zx,y,z + t * λnλnλn
Теперь можем задать уравнение:
50 + t λ 1200 = x
30 + t λ 1200 = y
55 + t λ 800 = z
Известно, что длина вектора OS равна 70мм:
sqrt(x−50)2+(y−30)2+(z−55)2(x-50)^2 + (y-30)^2 + (z-55)^2(x−50)2+(y−30)2+(z−55)2 = 70
Подставим координаты О и искомую точку S в это уравнение и найдем λ:
sqrt(x−50)2+(y−30)2+(z−55)2(x-50)^2 + (y-30)^2 + (z-55)^2(x−50)2+(y−30)2+(z−55)2 = 70
sqrt(50+t<em>λ</em>1200−50)2+(30+t<em>λ</em>1200−30)2+(55+t<em>λ</em>800−55)2(50 + t <em> λ </em> 1200 - 50)^2 + (30 + t <em> λ </em> 1200 - 30)^2 + (55 + t <em> λ </em> 800 - 55)^2(50+t<em>λ</em>1200−50)2+(30+t<em>λ</em>1200−30)2+(55+t<em>λ</em>800−55)2 = 70
sqrt(t<em>λ</em>1200)2+(t<em>λ</em>1200)2+(t<em>λ</em>800)2(t <em> λ </em> 1200)^2 + (t <em> λ </em> 1200)^2 + (t <em> λ </em> 800)^2(t<em>λ</em>1200)2+(t<em>λ</em>1200)2+(t<em>λ</em>800)2 = 70
sqrt(12002+12002+8002)<em>(t</em>λ)2(1200^2 + 1200^2 + 800^2) <em> (t </em> λ)^2(12002+12002+8002)<em>(t</em>λ)2 = 70
sqrt(1440000+1440000+640000)<em>(t</em>λ)2(1440000 + 1440000 + 640000) <em> (t </em> λ)^2(1440000+1440000+640000)<em>(t</em>λ)2 = 70
sqrt3520000<em>(t</em>λ)23520000 <em> (t </em> λ)^23520000<em>(t</em>λ)2 = 70
t λ = 70 / sqrt352000035200003520000 t λ = 70 / 1874.861874.861874.86 t * λ ≈ 0.0373
Теперь подставим найденное значение λ в уравнения координат точки S:
50 + 0.0373 1200 λ = x
30 + 0.0373 1200 λ = y
55 + 0.0373 800 λ = z
Таким образом, координата точки S по оси x равна x ≈ 50 + 0.0373 1200 0.0373 ≈ 92.70 мм.