Лекции по математике Основные задачи на прямую и плоскость Аналитическая геометрия


Еще одну, более сложную, задачу рассмотрим при конкретных числовых данных.

Пример 11.6 Найдите точку $ M_1$ , симметричную точке $ M(1;-2;1)$ относительно прямой $ {\gamma}$ :
$\displaystyle \left\{\begin{array}{l}x+y=1,\\ x-y-z=2.\end{array}\right.$(11.16)

Решение. Найдем сначала проекцию $ M_0$ точки $ M$ на прямую $ {\gamma}$ (рис 2.14).



Рис.11.14.Точки, симметричные относительно прямой


Для этого напишем уравнение плоскости $ \Pi$ , проходящей через точку $ M$ и перпендикулярной прямой $ {\gamma}$ , а затем найдем точку $ M_0$ , являющуюся точкой пересечения плоскости и прямой.
Заметим, что плоскость, перпендикулярная прямой $ {\gamma}$ , параллельна нормальным векторам $ {\bf n}_1$ и $ {\bf n}_2$ плоскостей, соответствующих уравнениям в системе(11.16). Поэтому нормальный вектор n плоскости, перпендикулярной прямой $ {\gamma}$ , можно взять равным $ {\bf n}_1\times {\bf n}_2$ : $ {{\bf n}_1=(1;1;0)}$ , $ {{\bf n}_2=(1;-1;-1)}$ ,
$\displaystyle {\bf n}={\bf n}_1\times {\bf n}_2=\left\vert\begin{array}{rrr}{\b...
...j}&{\bf k}\\ 1&1&0\\ 1&-1&-1\end{array}
\right\vert=-{\bf i}+{\bf j}-2{\bf k}.$
Уравнение плоскости $ \Pi$ : $ -(x-1)+(y-(-2))-2(z-1)=0$ , то есть $ {-x+y-2z+5=0}$ .
Находим точку $ M_0$ :
$\displaystyle \left\{\begin{array}{l} x+y=1,\\ x-y-z=2,\\ -x+y-2z+5=0.\end{array}\right.$
Решение этой системы: $ x=2$ ; $ y=-1$ ; $ z=1$ , $ M_0(2;-1;1)$ .
Пусть $ M_1(x;y;z)$ -- искомая точка. Тогда из рис. 11.14 видно, что $ {\overrightarrow {MM_1}=2\overrightarrow {MM_0}}$ . Находим $ {\overrightarrow {MM_1}=(x-1;y+2;z-1)}$ , $ {\overrightarrow {MM_0}=(1;1;0)}$ . Тогда
$\displaystyle \left\{\begin{array}{l}x-1=2,\\ y+2=2,\\ z-1=0,\end{array}\right.$
откуда $ x=3$ , $ y=0$ , $ z=1$ .
Ответ: $ M_1(3;0;1)$ .

Решение задач по математике