וקטור אלגברי חלק ג' - ישרים ומישורים במרחב
וקטורים אלגבריים - חלק ג'
ישרים ומישורים במרחב
📏 משוואת ישר במרחב - צורה פרמטרית
ישר נקבע ע"י נקודה + וקטור כיוון:
- \(P_0(x_0, y_0, z_0)\) - נקודה על הישר
- \(\vec{d} = (a, b, c)\) - וקטור כיוון
משוואה וקטורית:
\(\vec{r} = \vec{r_0} + t\vec{d}\)
משוואות פרמטריות:
\(x = x_0 + at\)
\(y = y_0 + bt\)
\(z = z_0 + ct\)
✏️ דוגמה: כתבו משוואת ישר העובר דרך \(P(1, 2, 3)\) עם וקטור כיוון \(\vec{d} = (2, -1, 4)\):
\(x = 1 + 2t\)
\(y = 2 - t\)
\(z = 3 + 4t\)
📏 משוואת ישר - צורה קנונית
\(\frac{x - x_0}{a} = \frac{y - y_0}{b} = \frac{z - z_0}{c}\)
💡 מעבר מפרמטרית לקנונית:
מבודדים את t מכל משוואה ומשווים.
✏️ דוגמה: הישר \(x=1+2t, y=2-t, z=3+4t\) בצורה קנונית:
\(\frac{x-1}{2} = \frac{y-2}{-1} = \frac{z-3}{4}\)
📍 ישר דרך שתי נקודות
ישר דרך \(A(x_1, y_1, z_1)\) ו-\(B(x_2, y_2, z_2)\):
וקטור כיוון: \(\vec{d} = \overrightarrow{AB} = (x_2-x_1, y_2-y_1, z_2-z_1)\)
\(\frac{x - x_1}{x_2-x_1} = \frac{y - y_1}{y_2-y_1} = \frac{z - z_1}{z_2-z_1}\)
✏️ דוגמה: ישר דרך \(A(1,0,2)\) ו-\(B(3,1,5)\):
\(\vec{d} = (3-1, 1-0, 5-2) = (2, 1, 3)\)
\(\frac{x-1}{2} = \frac{y-0}{1} = \frac{z-2}{3}\)
🔲 משוואת מישור
מישור נקבע ע"י נקודה + וקטור נורמל (מאונך למישור):
- \(P_0(x_0, y_0, z_0)\) - נקודה על המישור
- \(\vec{n} = (A, B, C)\) - וקטור נורמל
משוואה כללית:
\(Ax + By + Cz + D = 0\)
כאשר \(\vec{n} = (A, B, C)\) הוא הנורמל!
💡 איך מוצאים D?
מציבים את הנקודה הידועה במשוואה ופותרים.
✏️ דוגמה: מישור דרך \(P(1, 2, 3)\) עם נורמל \(\vec{n} = (2, -1, 4)\):
משוואה: \(2x - y + 4z + D = 0\)
הצבת P: \(2(1) - 2 + 4(3) + D = 0\)
\(2 - 2 + 12 + D = 0 \Rightarrow D = -12\)
משוואה: \(2x - y + 4z - 12 = 0\)
🔲 מישור דרך שלוש נקודות
שיטה:
- יוצרים שני וקטורים מהנקודות: \(\overrightarrow{AB}\) ו-\(\overrightarrow{AC}\)
- מוצאים נורמל: \(\vec{n} = \overrightarrow{AB} \times \overrightarrow{AC}\)
- כותבים משוואת מישור עם הנורמל ואחת הנקודות
✏️ דוגמה: מישור דרך \(A(1,0,0), B(0,1,0), C(0,0,1)\):
\(\overrightarrow{AB} = (-1, 1, 0)\), \(\overrightarrow{AC} = (-1, 0, 1)\)
\(\vec{n} = \overrightarrow{AB} \times \overrightarrow{AC} = (1 \cdot 1 - 0 \cdot 0, 0 \cdot (-1) - (-1) \cdot 1, (-1) \cdot 0 - 1 \cdot (-1))\)
\(= (1, 1, 1)\)
משוואה: \(x + y + z + D = 0\)
הצבת A: \(1 + 0 + 0 + D = 0 \Rightarrow D = -1\)
משוואה: \(x + y + z - 1 = 0\)
📏 מרחק נקודה ממישור
מרחק נקודה \(P(x_0, y_0, z_0)\) ממישור \(Ax + By + Cz + D = 0\):
\(d = \frac{|Ax_0 + By_0 + Cz_0 + D|}{\sqrt{A^2 + B^2 + C^2}}\)
✏️ דוגמה: מרחק \(P(2, 1, -1)\) מהמישור \(2x - 2y + z - 5 = 0\):
\(d = \frac{|2(2) - 2(1) + (-1) - 5|}{\sqrt{4 + 4 + 1}} = \frac{|4 - 2 - 1 - 5|}{\sqrt{9}} = \frac{|-4|}{3} = \frac{4}{3}\)
🔄 יחסים בין ישרים ומישורים
שני מישורים מקבילים:
הנורמלים מקבילים: \(\vec{n_1} \parallel \vec{n_2}\)
שני מישורים מאונכים:
\(\vec{n_1} \cdot \vec{n_2} = 0\)
ישר מקביל למישור:
\(\vec{d} \perp \vec{n}\) כלומר \(\vec{d} \cdot \vec{n} = 0\)
ישר מאונך למישור:
\(\vec{d} \parallel \vec{n}\)
📋 טבלת סיכום
| אובייקט | משוואה |
|---|---|
| ישר (פרמטרי) | \(x=x_0+at, y=y_0+bt, z=z_0+ct\) |
| ישר (קנוני) | \(\frac{x-x_0}{a}=\frac{y-y_0}{b}=\frac{z-z_0}{c}\) |
| מישור | \(Ax + By + Cz + D = 0\) |
| מרחק נקודה ממישור | \(\frac{|Ax_0+By_0+Cz_0+D|}{\sqrt{A^2+B^2+C^2}}\) |
💡 טיפים למבחן
נורמל: מקדמי x,y,z במישור
3 נקודות: מכפלה וקטורית!
מרחק: ערך מוחלט במונה
📝 סיכום חלק ג'
ישר: נקודה + וקטור כיוון
מישור: \(Ax + By + Cz + D = 0\)
🎉 סיום נושא וקטורים אלגבריים!