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geometria nello spazio per utenti avanzati

  

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Dato che oggi è venerdi e al lavoro mi sto annoiando, propongo agli utenti un pochino più avanzati un quesito di geometria dello spazio. Vuole essere un giochino, conosco la soluzione, ma magari qualcuno trova divertente passare un po' di tempo a ragionarci sopra.

Testo:

Fissato nello spazio un sistema di riferimento ortonormale, rappresentare analiticamente le eventuali rette perpendicolari alla retta $r$

 

\begin{cases} 2x - y + z +1 &= 0  \\ x - 2y - z -1 &= 0 \end{cases}

 

e distanti $\sqrt{6}$ dal piano $\alpha)$ $x+2y-z+1=0$

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Certamente non ho capito qualcosa 

2x - y = -z - 1

x - 2y = z + 1

sommando

3x - 3y = 0 => y = x

x - 2x = z + 1

x = - z - 1

y = -z - 1

 

(-t-1, -t-1, t)

é una rappresentazione parametrica di r

Il vettore direzione é (-1,-1,1)

e i vettori (a b c) ad esso perpendicolari

verificano -a - b + c = 0 => c = a + b

Quindi il vettore direzione sarà della forma  (a b a+b);

 

Deve poi risultare - per la condizione sulla distanza - 

per un punto (xo,yo,zo) della retta 

|xo + 2yo - zo + 1|/rad(6) = rad 6

xo + 2yo - zo + 1 = +- 6

xo = - 2yo + zo - 1 +- 6 

 

e avremo le equazioni parametriche 

x = at - 2yo + zo - 1 +- 6

y = bt + yo

z = (a+b) t + zo 

@eidos

Mi correggo, le condizioni le hai impostate giuste, ma ti manca da imporre ancora una condizione.

Quindi non é semplicemente "passano per un punto che ha quella distanza dal piano" ma in qualche modo c'entra la distanza minima che sta sulla retta perpendicolare a quella cercata e al piano. E' così ?

@eidosm 

Non vorrei fare confusione, cerco di spiegare meglio il testo. Se una retta ha una certa distanza da un piano, significa che appartiene ad un piano parallelo a quello dato che dista esattamente quella distanza dal piano dato. Inoltre tale retta deve anche essere perpendicolare a quella data, il che significa che deve appartenere ad un piano ortogonale alla retta data e deve inoltre intersecare la retta data. 

Sono riuscito ad essere più chiaro?

Questo potrebbe suggerire di scriverla come intersezione di piani dei quali uno sarebbe 

x + 2y - z + d = 0   con |d -(-1)|/rad(6) = rad(6) =>  d + 1 = +- 6 => d = 5 V d = -7



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Il luogo dei punti P(x, y, z) distanti √6 dal piano α ha equazione
* |x + 2*y - z + 1|/√6 = √6 ≡
≡ |x + 2*y - z + 1| = 6 ≡
≡ (x + 2*y - z + 1 = - 6) oppure (x + 2*y - z + 1 = + 6) ≡
≡ (α1 ≡ x + 2*y - z = - 7) oppure (α2 ≡ x + 2*y - z = 5)
che sono due piani paralleli ad α.
------------------------------
La retta
* r ≡ (2*x - y + z + 1 = 0) & (x - 2*y - z - 1 = 0)
con direzione
* (2, - 1, 1) × (1, - 2, - 1) = (3, 3, - 3)
e versore
* v(1/√3, 1/√3, - 1/√3)
è ortogonale a ogni piano di equazione
* x/√3 + y/√3 - z/√3 = c ≡ x + y - z = k
------------------------------
Salvo errore ed omissioni, le rette richieste dovrebbero essere due fasci improprii dei piani α1 ed α2.
* φ(h) ≡ (x + y - z = h) & (x + 2*y - z = - 7)
* φ(k) ≡ (x + y - z = k) & (x + 2*y - z = 5)

@exprof 

È tutto giusto, ma forse è necessario metterci d'accordo sulla definizione di rette perpendicolari. Io intendo che i rispettivi vettori direzionali siano ortogonali fra loro e inoltre che le due rette si intersechino. Se non si intersecano per me è un caso particolare di rette fra loro sghembe. Dalla tua soluzione mi pare invece di evincere che per te sia sufficiente che i vettori direzionali siano ortogonali. 

Quindi per come la intendo io, ti manca un piccolo passettino per completare l'esercizio, ma come ho detto sopra, magari è solo una questione di definizioni.

Ciao e comunque grazie di avere passato un pochino del tuo tempo su questo esercizio. Spero ti sia piaciuto 😊

@Sebastiano
Certo che m'è piaciuto, se no non l'avrei affrontato tante ore dopo!
E m'ha fatto piacere scoprire che sono riuscito ad arrabattarmi su una materia che non ricordo per nulla senza andare su in soffitta a cercare chissà dove quel libro mai più toccato dopo aver superato l'esame, a primavera del 1958.
Questo autocompiacimento mi fa sopravvolare en souplesse sul fatto d'aver errato per incompletezza: è vero, hai ragione, avrei dovuto individuare solo quelle incidenti; ma, sai, accertarmi che ancora ci stò m'è bastato.
Saluti e alla prossima.



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