חומר עזר 1.10 : הצגה וקטורית של ישרים ומישורים

(משוואות פרמטריות וקטוריות של ישרים ומישורים )



ישרים קיימות שתי דרכים (שונות קמעא) לתיאור קו ישר:


א. תיאור ע"י נקודה, A, וכיוון הישר, כאשר A יכולה להינתן ע"י וקטור המיקום שלה


בצירוף הכיוון של הישר ע"י וקטור יחידה,, או ע"י כל וקטור אחר המקביל לישר, ראה שרטוט א'.


ב. ע"י ציון שתי נקודות שונות על הישר.


שרטוט א':








נקודה שרירותית על ישר, P, היא נקודה כך ש, משמע עבור כלשהו.

לכן, וקטור המיקום של P ניתן ע"י:

ואנו אומרים כי:

היא משוואה פרמטרית (וקטורית) של הישר.



אכן, קבוצת וקטורי המיקום של הנקודות


שיוצרות את הישר היא .


במקרה זה, t הוא פרמטר. כל ערך של t מתאים לנקודה אחרת על הישר.



בהינתן שתי נקודות A,B על הישר עם וקטורי מיקום אנחנו יכולים למצוא את המשוואה הוקטורית של הישר, ע"י רדוקציה למקרה הקודם, באופן הבא:


וקטור המקביל לישר הוא ולכן נוכל לכתוב:

או באופן שקול .

שוב, כל ערך של t מתאים לנקודה שונה על הישר.



כאשר נקבל את וקטור המיקום של A


כאשר נקבל את וקטור המיקום של B


כאשר נקבל את וקטור המיקום של נקודת האמצע של AB.



עבור נקבל נקודות על הקטע בין A ל-B.



מישורים קיימות שלוש דרכים פשוטות לייצג מישור.


א. ייצוג ע"י נקודה A על המישור ושני וקטורים המקבילים למישור.


ב. ייצוג ע"י שלוש נקודות A,B,C במישור שאינן על אותו ישר.


ג. ייצוג ע"י נקודה A על המישור ווקטור שכיוונו ככיוון וקטור הנורמל (המאונך) למישור, .


א.



צירוף לינארי של ו-מתאר חץ (וקטור) המקביל למישור, כך שנקודה P היא על המישור אם עבור ערכים כלשהם של הפרמטרים s,t. כלומר קיבלנו:

ולכן נקבל: כך ש.


(לא צוירו כל החצים מ-O לצורך פשטות):





את הביטוי נכנה משוואה וקטורית פרמטרית של המישור, נשים לב שבמשוואה שני פרמטרים t,s וזאת כיוון שמישור הוא דו-מימדי בעוד שישר הוא חד-מימדי.


[אחת או שתי דרגות חופש לכל נקודה על ישר או מישור, בהתאמה].


כל זוג ערכים של s,t מגדיר נקודה שונה על המישור.




ב. בדומה למה שעשינו במקרה של ישרים, נבצע רדוקציה למקרה הקודם.

אם מישור ניתן ע"י שלוש נקודות A,B,C אזי כיוונים המקבילים למישור הם : ו- ולכן


הצורה של המשוואה הפרטמרית של המישור נתונה ע"י: .



ג. אם מישור ניתן ע"י נקודה A השייכת למישור ווקטור נורמל למישור, אין באפשרותנו לדעת


עדיין איך למצוא את המשוואה של המישור (ראה 1.14). על מנת לעשות זאת אנחנו צריכים קריטריון/ מבחן לאורתוגונליות, אשר יעלה מהפעולה הבאה בה נדון (ראה 1.12).


חשוב לשים לב:

ישרים מסומנים בדרך כלל על ידי אות קטנה באנגלית, (מהמילהline) או באות m.


מישורים בדרך כלל מסומנים ב-(שצלילה מזכיר את הצליל של האות P באנגלית, מהמילה plane).