Copy Link Button

Afstande i rummet


Vi skal se lidt på afstande i rummet. Både afstand mellem et punkt og et plan, mellem et punkt og en linje, og mellem to linjer.

For afstanden mellem et punkt og et plan er formlen meget lig distanceformlen for afstanden mellem et punkt og en linje i planet. Men lige som for andre formler for vektorer i rummet er der en ekstra koordinat med. Formlen for distancen mellem et punkt og en linje er som følger

\(dist=\frac{|a\cdot x_0+b\cdot y_0+c\cdot z_0 + d|}{\sqrt{a^2+b^2+c^2}}\)

hvor a, b og c er koordinaterne for normalvektoren for planet.

For afstanden mellem et punkt og en linje er formlen som følger

\(dist=\frac{|\vec{r}\times\vec{PP_0}|}{|\vec{r}|}\)

hvor \(\vec{r}\) er retningsvektoren for linjen og \(\vec{PP_0}\) er en vektor som går fra et punkt på linjen (\(P\)) til punktet (\(P_0\)) afstanden skal findes til.

For afstanden mellem to linjer, så gælder det for vindskæve linjer.

For at finde afstanden mellem to linjer skal man krydse de to retningsvektorer og få en vektor \(\vec{n}\) som står vinkelret på begge vektorer. Denne vektor kan herefter benyttes til at finde afstanden ved hjælp af formlen

\(dist=\frac{|\vec{n}\cdot\vec{P_lP_m}|}{|\vec{n}|}\)

Efter dette lille overblik er der her en række opgaver om de tre forskellige afstande.

Link til bogen: https://mathtxa.systime.dk/?id=135

Opgaver til afstand mellem et punkt og et plan

Link til Stenners side: https://sites.google.com/view/stenners-matematik/vektorer-i-rummet#h.p_jyd5ozvj–6U

Grøn Gul Rød

PM4-502

PM4-504

matA3stx 544

PM4-506

Afstanden mellem punktet og planet er 5,506.

Afstanden mellem punktet og planet er 5,307.

Der gælder at \(|\vec{a}\times\vec{b}|=|\vec{a}|\cdot|\vec{b}|\cdot\sin (v)\). Hvis de to plan er parallelle er vinklen mellem de to normalvektorer 0 (eller 180). I så fald vil sin(v) være 0 og derved vil længden af krydsproduktet også være 0. Det kan en kun være hvis alle tre koordinater i krydsvektoren er 0. Vi krydser derfor de to normalvektorer

\(\vec{n_1}\times\vec{n_2}=\begin{pmatrix}-4\\2\\-3\end{pmatrix}\times\begin{pmatrix}12\\-6\\9\end{pmatrix}=\begin{pmatrix}0\\0\\0\end{pmatrix}\)

Man kan også ud fra de to vektorer se at

\(\begin{pmatrix}12\\-6\\9\end{pmatrix}=-3\cdot\begin{pmatrix}-4\\2\\-3\end{pmatrix}\)

og man kan skalere den ene normalvektor og få den anden og at de derved vil have samme retning og da vil de to plan være parallelle.

Afstanden mellem de to plan er 0,433.

Tallet k er \(\frac{5}{3}\).

Skæringspunktet mellem linjen og planet er (-2, -21, -8).

Afstanden mellem punktet Q og planet er 3,457.

Opgaver til afstand mellem et punkt og en linje i rummet

Link til Stenners side: https://sites.google.com/view/stenners-matematik/vektorer-i-rummet#h.p_x-JCkje-_pmI

Grøn Gul Rød

PM-503

PM4-505

matBAstx 1208

matBAstx 1205

matBAstx 1209

matBAstx 1206

matBAstx 1217

matBAstx 1207

Afstanden mellem punktet og linjen er 4,036.

Afstanden mellem punktet og linjen er 9,247.

Afstanden mellem punktet og linjen er 2,828.

Afstanden mellem linjen og punktet er 2,226.

Afstanden mellem linjen og punktet er 1,414.

Afstanden mellem linjen og punktet er 1.

Afstanden mellem linjen og punktet er 10,01.

Afstanden mellem linjen og punktet er 18,705.

Afstanden mellem linjen og punktet er 1,414.

Planets ligning er \(2\cdot x-y+3\cdot z -3=0\).

Punktet P’s projektion ned på linjen \(n\) er (\(\frac{6}{7},\frac{15}{14},\frac{11}{14}\)) = (0,857; 1,071; 0,786)

Afstanden mellem punktet P og planet er 0, da planet jo indeholder P.

\(h_A=0,745\), \(h_B=0.598\) og \(h_C=2,236\).

\(h_A=2,828\), \(h_B=2,484\) og \(h_C=5,196\).

Opgaver til afstand mellem to linjer i rummet.

Link til Stenners side: https://sites.google.com/view/stenners-matematik/vektorer-i-rummet#h.p_o5y7W2GE_wLd

Grøn Gul Rød

matBAstx 1211

matAhtx 1.25

matBAstx 1214

matBAstx 1213

matAhtx 1.26

matBAstx 1212

matBAstx 1216

Afstanden mellem de to linjer er 3,536.

Afstanden mellem de to linjer er 4,346.

De to linjer er parallelle så finde et punkt på den ene linje og finde afstanden mellem punkt og linje.

Afstanden mellem de to centerlinjer er 0,247 m eller 247 mm. Da diameteren på de to rør er 300 mm så er afstanden mellem de to centerlinjer mindre en hvad to radier (diameteren) af rørene og derfor kan det ikke være der.

Afstanden mellem de to linjer er 2,286.

Afstanden er 6.

De to linjer er parallelle og afstanden mellem dem er 7.

Afstanden er 3.

Afstanden mellem de to diagonaler er 8,485.

, ,