N°1. Compte tenu de quatre points A1(5;5;4); A2(1;–1;4); A3(3;5;1); A4(5;8;–1). Il faut créer des équations :
a) Trouvez les vecteurs AB1 = A1 - A2 et AC1 = A1 - A3 :
AB1 = (5-1 ; 5-(-1) ; 4-4) = (4 ; 6 ; 0) AC1 = (5-3 ; 5-5 ; 4-1) = (2 ; 0 ; 3)
Alors le produit vectoriel de AB1 et AC1 donnera le vecteur normal du plan :
n1 = AB1 x AC1 = (63 - 00; 04 - 34; 42 - 60) = (18; -12; 8)
Trouvons maintenant le coefficient D du plan en substituant les coordonnées du point A1 :
18(x-5) - 12(y-5) + 8(z-4) = 0
Pour simplifier :
6x - 4 ans + 2z - 2 = 0
Ainsi, l'équation du plan A1A2A3 a la forme : 6x - 4y + 2z - 2 = 0.
b) L'équation de la droite A1A2 peut être trouvée à l'aide de l'équation paramétrique de la droite :
x = 5 - 4t y = 5 + 6t z = 4
c) Trouvez le vecteur de la droite A4M, où M est un point arbitraire sur la droite perpendiculaire souhaitée. Prenons, par exemple, M(0;0;0) :
AM = M - A4 = (-5 ; -8 ; 1) Alors le vecteur recherché sera égal à la projection de AM sur le vecteur normal du plan A1A2A3 :
n1 = (18 ; -12 ; 8) proj_AMn1 = (AM * n1 / |n1|^2) * n1 = ((-518) + (-8(-12)) + (18)) / (18^2 + (-12)^2 + 8^2) * (18; -12; 8) = (-78/332)(18; -12; 8) = (-39/166; 13/83; -39/83)
Alors l'équation de la droite souhaitée a la forme :
x = 5 + (-39/166)t y = 8 + (13/83)t z = -1 + (-39/83)t
d) Puisque la droite A3N est parallèle à la droite A1A2, son vecteur directeur sera égal à AB1 :
AB1 = (4 ; 6 ; 0)
Trouvons l'équation de la droite A3N à l'aide de l'équation paramétrique :
x = 3 + 4t y = 5 + 6t z = 1
e) L'équation d'un plan passant par le point A4 et perpendiculaire à la droite A1A2 peut également être trouvée comme l'équation du plan A1A2A3, en utilisant un vecteur normal égal à la projection du vecteur A4A1 sur le plan décrit par la droite A1A2 :
AB2 = A2 - A1 = (-4 ; -6 ; 0) A4A1 = A1 - A4 = (0 ; -3 ; 5)
proj_A4A1n1 = (A4A1 * AB1 / |AB1|^2) * n1 = ((04) + (-36) + (5*0)) / (4^2 + 6^2 + 0^2) * (18; -12; 8) = (-54/52; 36/52; 24/13)
Alors le vecteur normal du plan souhaité sera égal à :
n2 = proj_A4A1n1 = (-54/52 ; 36/52 ; 24/13)
Trouvons maintenant le coefficient D du plan en substituant les coordonnées du point A4 :
(-54/52)(x-5) + (36/52)(y-8) + (24/13)(z+1) = 0
Pour simplifier :
-27x + 18y + 24z - 64 = 0
Ainsi, l'équation du plan recherché a la forme : -27x + 18y + 24z - 64 = 0.
f) Trouver le vecteur directeur de la droite A1A4 :
AA4 = A4 - A1 = (0 ; 3 ; -5)
Alors le sinus de l'angle entre la droite A1A4 et le plan A1A2A3 est égal à la projection du vecteur AA4 sur le vecteur normal du plan, divisé par le module du vecteur AA4 :
péché(angle) = |proj_AA4n1| / |AA4| = ((018) + (3(-12)) + ((-5)*8)) / sqrt(0^2 + 3^2 + (-5)^2) / sqrt(18^2 + (-12)^2 + 8^2 ) = -11/29
Réponse : sin(angle) = -11/29.
g) Trouver le vecteur normal du plan A1A2A3 :
n1 = (18 ; -12 ; 8)
Alors le cosinus de l'angle entre le plan A1A2A3 et le plan de coordonnées Oxy est égal à la projection du vecteur normal du plan sur l'axe Ox, divisée par le module du vecteur normal :
cos(angle) = |proj_n1_Ox| / |n1| = |18| / carré (18 ^ 2 + (-12) ^ 2 + 8 ^ 2) = 3/7
Réponse : cos(angle) = 3/7.
N°2. Il faut créer une équation pour un plan passant par le point A(3;4;0) et une droite définie par des équations paramétriques :
x = 2 + t y = 3 - 2t z = 1 + 3t
Trouvons le vecteur directeur de la droite :
v = (1; -2; 3)
Alors le vecteur normal du plan sera perpendiculaire au vecteur v et vous pourrez le trouver en prenant le produit vectoriel avec un vecteur arbitraire, par exemple avec le vecteur (1 ; 0 ; 0) :
n = vx (1 ; 0 ; 0) = (-2 ; -3 ; -2)
Trouvons maintenant le coefficient D du plan en substituant les coordonnées du point A :
-2(x-3) - 3(y-4) - 2z = 0
Pour simplifier :
-2x - 3a - 2z + 18 = 0
Ainsi, l'équation du plan recherché a la forme : -2x - 3y - 2z + 18 = 0.
N ° 3. Il faut trouver le point d'intersection de la droite spécifiée par les équations paramétriques :
x = 2 + t y = 1 - 2t z = -1 + 3t
et avions 2x + 3y + z - 1 = 0.
Notez que les coordonnées du point d'intersection doivent satisfaire l'équation du plan
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