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线性代数与空间解析几何课后答案(空间几何题解)

摘要 空间几何题解 第一题 已知一个三维空间的平面,其中过点A(1,-3,-4)和点B(2,-2,-1)的直线与该平面的交点为C(-2,1,-2),求该平面的解析式。 首先求该直线的向量: p=AB== 平面法线...

空间几何题解

第一题

已知一个三维空间的平面,其中过点A(1,-3,-4)和点B(2,-2,-1)的直线与该平面的交点为C(-2,1,-2),求该平面的解析式。

首先求该直线的向量:

p=AB=<2-1, -2+3, -1+4>=<1,1,3>

平面法线可由直线CD与直线CE的向量叉积求出:

n=CD x CE=(<1+2, 1-(-3), -2-(-4)><-2-2, 1-(-2), -2-(-1)>=<-15, -6, 6>

将向量n代入Ax+By+Cz+D=0中,得到该平面的解析式:

-15x-6y+6z+27=0

第二题

已知三角形ABC的顶点分别为A(1,-1,-1)、B(2,3,1)、C(-1,2,-3),求它的面积和法线方程。

面积可由向量AB与向量AC的叉积求出:

S=1/2|AB x AC|=1/2|<-3,-4,4>|=2√7

法线可由向量AB与向量AC的叉积求出:

n=AB x AC=<-3,-4,4> x <-2,3,-2>=<4,-14,-6>

将法向量与其中一点代入n·(x-x0)=0中,得到法线方程:

4x-14y-6z-38=0

第三题

已知点A(-2,1,2)、B(-1,2,1)、C(1,1,1)和D(2,-1,2),求四边形ABCD的面积。

四边形面积可拆分为两个三角形面积的和:SABCD=SABC+SACD

三角形ABC和三角形ACD的面积均可由向量AB、AC和AD的混合积求出:

V(ABC)=1/6|AB(cross)AC|·(AD)=1/6|-1,1,-1>|·(3)=1/2

V(ACD)=1/6|AC(cross)AD|·(AB)=-1/6|-3,-1,-1>|·(1,1,-1)=1/2

因此有:SABCD=SABC+SACD=1/2+1/2=1

故四边形ABCD的面积为1。

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