Pregunta
upstudy study bank question image url

15 Gegeven zijn de lijnen \( I:\left(\begin{array}{l}x \\ y \\ z\end{array}\right)=\lambda\left(\begin{array}{l}0 \\ 0 \\ 1\end{array}\right), \quad m:\left(\begin{array}{l}x \\ y \\ z\end{array}\right)=\left(\begin{array}{l}0 \\ 3 \\ -3\end{array}\right)+\mu\left(\begin{array}{l}1 \\ 0 \\ 0\end{array}\right) \) en \( n:\left(\begin{array}{l}x \\ y \\ z\end{array}\right)=\left(\begin{array}{l}3 \\ 0 \\ 3\end{array}\right)+v\left(\begin{array}{l}0 \\ 1 \\ 0\end{array}\right) \) a. Geef een vectorvoorstelling van de lijn \( k \), die door het punt \( P(2,2,2) \) gaat en die de lijnen \( l \) en \( m \) snijdt. b. Bereken \( d(k, n) \)

Ask by Robbins Wheeler. in Suriname
Mar 09,2025

Solución de inteligencia artificial de Upstudy

Respuesta verificada por el tutor

Responder

a. The line \( k \) is defined by the vector equation: \[ k:\quad \begin{pmatrix} x \\ y \\ z \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 2 \\ 2 \\ 2 \end{pmatrix} + t \begin{pmatrix} 1 \\ 1 \\ -5 \end{pmatrix},\quad t\in\mathbb{R}. \] b. The distance between lines \( k \) and \( n \) is: \[ d(k,n) = \frac{6}{\sqrt{26}}. \]

Solución

We are given the three lines \[ I:\begin{pmatrix} x \\ y \\ z \end{pmatrix} = \lambda \begin{pmatrix} 0 \\ 0 \\ 1 \end{pmatrix}, \quad m:\begin{pmatrix} x \\ y \\ z \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 0 \\ 3 \\ -3 \end{pmatrix} + \mu \begin{pmatrix} 1 \\ 0 \\ 0 \end{pmatrix}, \quad n:\begin{pmatrix} x \\ y \\ z \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 3 \\ 0 \\ 3 \end{pmatrix} + v \begin{pmatrix} 0 \\ 1 \\ 0 \end{pmatrix}. \] In part (a) we need to find a vector equation for the line \( k \) that passes through the point \( P(2,2,2) \) and that intersects both the line \( I \) and the line \( m \). (In the original statement the letter “l” is mentioned but we assume that it should be \( I \).) We let - \( Q=(0,0,\lambda) \) be the point where \( k \) meets \( I \), - \( R=(\mu,3,-3) \) be the point where \( k \) meets \( m \). Since \( k \) goes through \( P \), \( Q \), and \( R \) they must be collinear. This means the vectors \( \vec{PQ} \) and \( \vec{PR} \) are proportional. 1. Write the vectors: - \( \vec{PQ} = Q - P = \begin{pmatrix} 0-2 \\ 0-2 \\ \lambda-2 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} -2 \\ -2 \\ \lambda-2 \end{pmatrix} \). - \( \vec{PR} = R - P = \begin{pmatrix} \mu-2 \\ 3-2 \\ -3-2 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} \mu-2 \\ 1 \\ -5 \end{pmatrix} \). 2. Since \( \vec{PQ} \) and \( \vec{PR} \) are collinear, there exists a scalar \( \alpha \) such that \[ \begin{pmatrix} -2 \\ -2 \\ \lambda-2 \end{pmatrix} = \alpha \begin{pmatrix} \mu-2 \\ 1 \\ -5 \end{pmatrix}. \] Equate components: \[ \begin{cases} -2 = \alpha (\mu-2), \\ -2 = \alpha (1), \\ \lambda-2 = \alpha(-5). \end{cases} \] 3. From the second equation: \[ \alpha = -2. \] 4. Substitute \(\alpha=-2\) into the first equation: \[ -2 = -2(\mu-2) \quad \Longrightarrow \quad 1 = \mu-2 \quad \Longrightarrow \quad \mu = 3. \] 5. Now substitute \(\alpha=-2\) into the third equation: \[ \lambda-2 = -2(-5) = 10 \quad \Longrightarrow \quad \lambda = 12. \] Thus, the intersection points are \[ Q=(0,0,12) \quad \text{and} \quad R=(3,3,-3). \] A convenient choice for the line \( k \) is to use the point \( P(2,2,2) \) with direction vector given by \[ \vec{d}_k = R-P = \begin{pmatrix} 3-2 \\ 3-2 \\ -3-2 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 1 \\ 1 \\ -5 \end{pmatrix}. \] Thus, the vector equation of the line \( k \) is: \[ k:\quad \begin{pmatrix} x \\ y \\ z \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 2 \\ 2 \\ 2 \end{pmatrix} + t \begin{pmatrix} 1 \\ 1 \\ -5 \end{pmatrix},\quad t\in\mathbb{R}. \] --- For part (b), we need to compute the distance \( d(k,n) \) between the line \( k \) and the line \( n \). Recall that the distance between two skew (or non-intersecting) lines given by \[ k: \vec{r} = \vec{a} + t \vec{d}_k \quad \text{and} \quad n: \vec{r} = \vec{b} + v \vec{d}_n, \] is \[ d(k,n)=\frac{\left| (\vec{b}-\vec{a})\cdot (\vec{d}_k\times \vec{d}_n)\right|}{\|\vec{d}_k\times\vec{d}_n\|}. \] Let \[ \vec{a} = \begin{pmatrix} 2 \\ 2 \\ 2 \end{pmatrix} \quad \text{(a point on \( k \))}, \qquad \vec{d}_k = \begin{pmatrix} 1 \\ 1 \\ -5 \end{pmatrix}, \] \[ \vec{b} = \begin{pmatrix} 3 \\ 0 \\ 3 \end{pmatrix} \quad \text{(a point on \( n \))}, \qquad \vec{d}_n = \begin{pmatrix} 0 \\ 1 \\ 0 \end{pmatrix}. \] 1. Compute \(\vec{b}-\vec{a}\): \[ \vec{b} - \vec{a} = \begin{pmatrix} 3-2 \\ 0-2 \\ 3-2 \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 1 \\ -2 \\ 1 \end{pmatrix}. \] 2. Compute the cross product \(\vec{d}_k \times \vec{d}_n\): \[ \vec{d}_k \times \vec{d}_n = \begin{pmatrix} 1 \\ 1 \\ -5 \end{pmatrix} \times \begin{pmatrix} 0 \\ 1 \\ 0 \end{pmatrix}. \] Using the formula for the cross product, we get: - \( x\)-component: \[ (1)(0)-(-5)(1)= 0+5 = 5, \] - \( y\)-component: \[ -\left[(1)(0)-(-5)(0)\right]= -\left[0-0\right]= 0, \] - \( z\)-component: \[ (1)(1) - (1)(0)= 1-0= 1. \] Thus, \[ \vec{d}_k \times \vec{d}_n = \begin{pmatrix} 5 \\ 0 \\ 1 \end{pmatrix}. \] 3. Compute the norm of the cross product: \[ \|\vec{d}_k \times \vec{d}_n\| = \sqrt{5^2+0^2+1^2} = \sqrt{25+1} = \sqrt{26}. \] 4. Now, compute the dot product \((\vec{b}-\vec{a})\cdot (\vec{d}_k \times \vec{d}_n)\): \[ \begin{pmatrix} 1 \\ -2 \\ 1 \end{pmatrix} \cdot \begin{pmatrix} 5 \\ 0 \\ 1 \end{pmatrix} = 1\cdot5 + (-2)\cdot0 + 1\cdot1 = 5+0+1 = 6. \] 5. Hence, the distance is \[ d(k,n)=\frac{|6|}{\sqrt{26}}=\frac{6}{\sqrt{26}}. \] --- Final answers: a. \( k:\quad \begin{pmatrix} x \\ y \\ z \end{pmatrix} = \begin{pmatrix} 2 \\ 2 \\ 2 \end{pmatrix} + t \begin{pmatrix} 1 \\ 1 \\ -5 \end{pmatrix},\quad t\in\mathbb{R}.\) b. \( d(k,n)=\frac{6}{\sqrt{26}}. \)

Respondido por UpStudy AI y revisado por un tutor profesional

error msg
Explicar
Simplifique esta solución

Extra Insights

Om de lijn \( k \) te vinden die door het punt \( P(2, 2, 2) \) gaat en de lijnen \( I \) en \( m \) snijdt, moeten we eerst de richtingvector van lijn \( k \) bepalen. Lijn \( I \) ligt langs de \( z \)-as en lijn \( m \) langs de \( x \)-as. Dit betekent dat we een lijn moeten creëren die een snijpunt heeft met deze lijnen. We kunnen aanduiden dat de lijn \( k \) de vorm heeft: \[ k: \left(\begin{array}{l}x \\ y \\ z\end{array}\right) = \left(\begin{array}{l}2 \\ 2 \\ 2\end{array}\right) + t \left(\begin{array}{l}a \\ b \\ c\end{array}\right) \] waarbij \( \left(\begin{array}{l}a \\ b \\ c\end{array}\right) \) een richtingvector is. We willen dat deze lijn snijdt met de lijnen \( I \) en \( m \). Van lijn \( I \) weten we dat \( (x, y, z) = (0, 0, \lambda) \). Om een snijpunt te vinden, moeten we \( k \) gelijkstellen aan \( I \): \[ 2 + at = 0, \quad 2 + bt = 0, \quad 2 + ct = \lambda \] Van lijn \( m \) is \( (x, y, z) = (0 + \mu, 3, -3) \). Dit levert de vergelijkingen: \[ 2 + at = \mu, \quad 2 + bt = 3, \quad 2 + ct = -3 \] Door deze vergelijkingen op te lossen, kunnen we de waarden voor \( t \), \( a \), \( b \) en \( c \) vinden, waarmee we de richtingsvector van lijn \( k \) kunnen bepalen. Voor het gedeelte b, het berekenen van de afstand \( d(k, n) \), gebruiken we de formule voor de afstand tussen een punt en een lijn in de ruimte. Voor de lijn \( n \) hebben we als uitgangspunt: \[ n: \left(\begin{array}{l}x \\ y \\ z\end{array}\right) = \left(\begin{array}{l}3 \\ 0 \\ 3\end{array}\right) + v\left(\begin{array}{l}0 \\ 1 \\ 0\end{array}\right) \] van waaruit we kunnen afleiden dat het punt waar we de afstand naartoe willen berekenen \( (3, 0, 3) \) is. We gebruiken de formule voor de afstand tussen een punt en een lijn en berekenen verder. De uiteindelijke resultaten zijn de vectorvoorstelling van lijn \( k \) en de afstand \( d(k, n) \). Om alle stappen correct uit te voeren, zijn nauwkeurigheid en aandacht voor detail cruciaal!

preguntas relacionadas

Latest Geometry Questions

¡Prueba Premium ahora!
¡Prueba Premium y hazle a Thoth AI preguntas de matemáticas ilimitadas ahora!
Quizas mas tarde Hazte Premium
Estudiar puede ser una verdadera lucha
¿Por qué no estudiarlo en UpStudy?
Seleccione su plan a continuación
Prima

Puedes disfrutar

Empieza ahora
  • Explicaciones paso a paso
  • Tutores expertos en vivo 24/7
  • Número ilimitado de preguntas
  • Sin interrupciones
  • Acceso completo a Respuesta y Solución
  • Acceso completo al chat de PDF, al chat de UpStudy y al chat de navegación
Básico

Totalmente gratis pero limitado

  • Solución limitada
Bienvenido a ¡Estudia ahora!
Inicie sesión para continuar con el recorrido de Thoth AI Chat
Continuar con correo electrónico
O continuar con
Al hacer clic en "Iniciar sesión", acepta nuestros términos y condiciones. Términos de Uso & Política de privacidad