• 締切済み

線形代数学Iの質問(2)

線形の質問です。 わからないのがいっぱいあるんですが解説お願いします(^^;) 問1 球面S:(x-1)2+y2+(z-2)2=44と、Sの中心を通る直線L:x-1=y/-3=-z+2とを考える。 (1)SとLとの交点の座標を求めよ。 (2) (1)で求めた交点を接点とする接平面の方程式をもとめよ。 問2 空間において次の直線の方程式を求めよ。ただし助変数を消去し、方程式の変数をx,y,zのみにせよ。 (1)2点(1,0,3),(3,0,3)を通る直線 (2)1点(1,-1,3)を通り、平面2x+y-2z=3に垂直な直線 (3)1点(0,2,3)を通り、直線x-3/4=-y=z+1/2に平行な直線 問3 次の方程式で表される平面の法ベクトルをひとつ求めよ。 (1)x+4y-7z=3 (2)3x+5z=7 (3)y=x-8 です。お願いします。

みんなの回答

  • Tacosan
  • ベストアンサー率23% (3656/15482)
回答No.2

ax+by+cz = d で表される平面は, ax+by+cz = 0 を適当に平行移動したものになります. そして, この後者は「ベクトル (a, b, c) とベクトル (x, y, z) の内積が 0」とも読めます.

  • Tacosan
  • ベストアンサー率23% (3656/15482)
回答No.1

え~と, これのどこが「線形代数学」なんだろう.... 問1 (1) L の方程式を =t とおいて x, y, z を t で置き換える. (2) 球の中心と接点がわかれば接平面は簡単にわかるはずだ. 問2 (1) まず助変数を使って表してから消す. (2) 平面の法線ベクトルを求める. (3) 直線の方向ベクトルを考える. 問3 本当にわからないの?

h2ptyu
質問者

補足

問3本当にわかりません

関連するQ&A

  • 線形代数I 空間における平面の交線

    S1: x+2y+z=0 と S2: 2x+5y-z=0について (1)S1とS2の交線Lの方程式を求めよ (2)直線Lと平面S3: X+3y+z=3の交点Pの座標を求めよ (3)直線Lを含み点(2,2,4)を含む平面S4の方程式を求めよ。 いっぱい調べたのですが根本がわかってないのでさっぱりです 助けてください!

  • 数学の平面の方程式について質問です。

    数学の平面の方程式について質問です。 直線L:x+4=y-4/-2=z-4/-3と平面π:2x-y+3z+7=0および点A(-3,2,7)について以下の問に 答えよ。 (1)Lとyz平面の交点およびπとx軸の交点をそれぞれ求めよ (2)Lとπの交点を求めよ (3)点Aを通る直線でπと交わらないものの例を1つあげよ この3問なのですが、解き方がよく分かりません・・・。 少し、多いかもしれませんが解説をよろしくお願いします。

  • 高校数学、3次元の式の考え方

    高校数学、3次元の式の考え方 中心が(1、-3,2)で原点を通る球をSとする。 (1)Sとyz平面の交わりは円になる。この円の中心と半径を求めよ。 (2)Sとz=kの交わりは半径√5の円になるという。kの値を求めよ。 (問題集の解答) (1) Sの半径rは中心(1、-3,2)と原点との距離に等しいからr^2=1^2+(-3)^2+2^2=14 よって、Sの方程式は(x-1)^2+(y+3)^2+(z-2)^2=14 球面Sとyz平面が交わって出来る図形の方程式は (y+3)^2+(z-2)^2=13かつx=0(★) これはyz平面上で中心(0、-3,2)半径√13の円を表す。 (2) Sとz=kが交わって出来る図形の方程式は (x-1)^2+(y+3)^2+(k-2)^2=14、z=k(★) (疑問) (1)直線と直線(曲線)の交点は点になる、平面と平面のぶつかったところは線(交線)になる、というのはわかるのですが、なにとなにがぶつかると平面になるのでしょうか? (2)例えばy=x+1とy=2xは(1,2)を交点に持ちます。 このとき、(1,2)はどのように求めたのかといえば、2直線の交点というのは2つの方程式をともに成り立たせるからこの連立方程式を解けばよいと考え、(1,2)を求めた。 では、 Sとyz平面の交わりをどう考えるのか? S:(x-1)^2+(y+3)^2+(z-2)^2=14、yz平面:x=0をともに満たすのが2つの交わりの正体と考えたのですが、(y+3)^2+(z-2)^2=13かつx=0となるのがイマイチピンときません。 方程式はxyzが満たすべき条件ですから、2つに方程式がなることもあるだろうなとは思いますが、(y+3)^2+(z-2)^2=13かつx=0がSの方程式、yz平面の方程式をともに満たしているというのがわかりません。 (3)3次元では平面の方程式はax+by+cz+d=0という形で表されます。 x=0ならばx=0という条件以外任意という意味ですから、yzへと延びてゆくと考えて、yz平面と判断しているのですが、3次元では直線の方程式はどう表されるのでしょうか?2次元ではx=0は直線なので、これを見ると少し違和感があります。 中心が(1、-3,2)で原点を通る球をSとする。 (1)Sとyz平面の交わりは円になる。この円の中心と半径を求めよ。 (2)Sとz=kの交わりは半径√5の円になるという。kの値を求めよ。 (問題集の解答) (1) Sの半径rは中心(1、-3,2)と原点との距離に等しいからr^2=1^2+(-3)^2+2^2=14 よって、Sの方程式は(x-1)^2+(y+3)^2+(z-2)^2=14 球面Sとyz平面が交わって出来る図形の方程式は (y+3)^2+(z-2)^2=13かつx=0(★) これはyz平面上で中心(0、-3,2)半径√13の円を表す。 (2) Sとz=kが交わって出来る図形の方程式は (x-1)^2+(y+3)^2+(k-2)^2=14、z=k(★) (疑問) (I)直線と直線(曲線)の交点は点になる、平面と平面のぶつかったところは線(交線)になる、というのはわかるのですが、なにとなにがぶつかると平面になるのでしょうか? (II)例えばy=x+1とy=2xは(1,2)を交点に持ちます。 このとき、(1,2)はどのように求めたのかといえば、2直線の交点というのは2つの方程式をともに成り立たせるからこの連立方程式を解けばよいと考え、(1,2)を求めた。 では、 Sとyz平面の交わりをどう考えるのか? S:(x-1)^2+(y+3)^2+(z-2)^2=14、yz平面:x=0をともに満たすのが2つの交わりの正体と考えたのですが、(y+3)^2+(z-2)^2=13かつx=0となるのがイマイチピンときません。 方程式はxyzが満たすべき条件ですから、2つに方程式がなることもあるだろうなとは思いますが、(y+3)^2+(z-2)^2=13かつx=0がSの方程式、yz平面の方程式をともに満たしているというのがわかりません。 (III)3次元では平面の方程式はax+by+cz+d=0という形で表されます。 x=0ならばx=0という条件以外任意という意味ですから、yzへと延びてゆくと考えて、yz平面と判断しているのですが、3次元では直線の方程式はどう表されるのでしょうか?2次元ではx=0は直線なので、これを見ると少し違和感があります。

  • 線形代数の3次元空間での法線ベクトル、平面の方程式

    線形代数の、3次元空間での法線ベクトル、平面の方程式の問題を教えて下さい この問題が分かりません 3 次元空間において次の問いに答えなさい. (1) 原点を含む法線ベクトル 1   2 -1 の平面S の方程式を求めなさい (2) 点(4, 5, 2) から平面S に垂線Lを下ろす. 直線Lの方程式とLとS の交点を求めなさい (3) 直線Lを含み点(0, 0, 0) も含む平面の方程式を求めなさい という問題です。皆さんお願いします 教えて下さい

  • 線形代数の問題です。解き方を教えてください。

    ありがとうございます。 いつもお世話になってます。 2平面 x-3y+z=0 , 3x+2y-z=-4 の交点をLとし、L上にない点P(1,2,-3)をとる。 (1)点Pを通り、交線Lに平行な直線の方程式を求めよ。 (2)点Pを通り、交線Lに垂直な平面の方程式を求めよ。 教科書を見ましたがわかりません。 どなたか、順をおって説明をお願いします。

  • 平面束

    空間において、(直線1の方程式)+k(直線2の方程式)=0が平面を表すことが疑問なので質問します。 1問目は、xyz空間において、直線x+y=4、z=1を含む平面αと、球x^2+y^2+z^4=4との交わりの半径が1の円であるとき、αの方程式を求めよという問題で、 平面z=1と球面との交わりは半径√3の円だから、平面z=1は平面αではない。そこで、αの方程式は、x+y-4+k(z-1)=0・・・(1)と表すことができる。と解説に書いてあるのですが、(直線1の方程式)+k(直線2の方程式)=0は平面では、直線1と直線2の交点を通るすべての直線(直線2は除く)を表すので、空間でも(1)は直線x+y-4=0とz-1=0との交点を通るすべての直線を表すと思ったのですが、なぜ平面αを表すのでしょうか?自分なりのこじつけをすると、x,y,zを含む方程式だから、(1)は平面を表すとか、直線x+y-4=0とz-1=0は平行で交わることはない、両方を含むのは平面になるからと思いました。 また、2問目は、直線L:(x-1)/2=y+2=1-zを含み、 点A(1,2,-1)を通る平面αの方程式を求めよ、という問題で 直線Lを(x-1)/2=y+2とy+2=1-zに分けて、x-2y-5=0とy+z+1=0とし、ゆえにL上の点(x,y,z)はすべて(x-2y-5)+k(y+z+1)=0・・・(2)を満たす、すなわち、kがどんな実数値をとっても、この方程式はLを含む平面を表すとかいてあるのですが、x-2y-5=0とy+z+1=0がそれぞれz軸に平行な平面とx軸に平行な平面を表せば、(2)はLを含む平面を表すことは納得できるのですが、x-2y-5=0とy+z+1=0がxy平面上の直線とyz平面上の直線ととらえてしまうと、1問目同様に平面を表すことが疑問になります。 どなたか、(直線1の方程式)+k(直線2の方程式)=0が平面を表すことを解説してくださいお願いします。

  • 線形代数の問題がわかりません。

    線形代数についての以下の問題がわからないので、過程も含めて解答を教えて下さい。 3次元直交座標系で表される空間内の点P0(x0,y0.z0)と、これを通らない直線(x-x1)/u = (y-y1)/v = (z-z1)/wを含む平面の方程式を求める。 (1)点P0を含む任意の平面を表す方程式を記してください。 (2) (1)の方程式の平面が点(x1,y1,z1)を含むこと、直線を表す式を記してください。また(1)の平面が上記の直線と平行であることも示してください。 (3)求める平面の方程式は次式で与えられることを示してください。 | x-x0, y-y0, z-z0 | | x1-x0, y1-y0, z1-z0| = 0 | u, v, w |

  • 線形代数IAについて

    問題集を解いていて、次の問題でつまずいています。 次の二直線が一点で交わることを示し、その交点の座標と二直線を含む平面の方程式を求めよ。 x-2=y-3/2=z-4/6,x+3/2=-y+3=4-z/3 という問題です。略解がついているのですが、理解できません。 解法を教えてください。

  • 線形代数の問題です。

    3次元実ベクトル空間R^3において,平面P:x-y-z+1=0と直線L:2(x-1)=-y=-zを考える. (1)平面を張る二つの線形独立(一次独立)なベクトルa1,a2,直線を張るベクトルa3を求めよ. (2)任意の点を直線Lと平行に平面P上へ射影する線形変換を表す行列Aを求めよ. (3)任意の点を平面Pと平行に直線L上へ射影する線形変換を表す行列Bを求めよ. というような問題です。 (1)は直線はわかるのですが、平面の方は法線ベクトルしか求められません。 (2)と(3)は考え方だけでも教えていただければと思います。 よろしくお願いします。

  • 球面と平面の問題です。解法を教えてください。幾何学

    いつもお世話になってます。 教科書には類題が載っておらず、解を導く糸口さえ見つかりません。 よろしければ、解を導く手順や解説を教えてください。 方程式x^2+y^2+z^2-2x+10y-10=0で表される球面をSとするとき、次の問いに答えよ。 (1)球面Sが平面2x+y-2z=9と交わってできる円の中心の座標と半径を求めよ。 (2)点(3,-2,√3)と球面S上の点との距離の最小値を求めよ。 方程式から 球面Sは(x-1)^2+(y+5)^2+z^2=6^2が求まり、 中心が(1,-5,0) 半径が6 というところまでわかりましたが、先に進みません。 よろしくお願いします。