7577. Даны точки
A(1;0;1)
,
B(-2;2;1)
,
C(2;0;3)
и
D(0;4;-2)
. Составьте параметрические уравнения прямой, проходящей через начало координат и пересекающей прямые
AB
и
CD
.
Ответ.
x=8t
,
y=2t
,
z=11t
.
Указание. Искомая прямая есть пересечение плоскостей, проведённых через данную точку и каждую из данных прямых.
Решение. Через точку
O(0;0;0)
и прямую
AB
проведём плоскость
\alpha
. Пусть
\overrightarrow{n_{1}}=(a;b;c)
— ненулевой вектор, перпендикулярный плоскости
\alpha
. Тогда
\overrightarrow{n_{1}}\cdot\overrightarrow{OA}=0
и
\overrightarrow{n_{1}}\cdot\overrightarrow{OB}=0
, или
\syst{a+c=0\2a+2b+c=0.\\}

Положим
a=2
. Тогда
c=-2
,
b=\frac{1}{2}(2a-c)=3
. Значит, уравнение плоскости
\alpha
имеет вид
2x+3y-2z=0
.
Через точку
O(0;0;0)
и прямую
CD
проведём плоскость
\beta
. Пусть
\overrightarrow{n_{2}}=(p;q;r)
— ненулевой вектор, перпендикулярный плоскости
\beta
. Тогда
\overrightarrow{n_{2}}\cdot\overrightarrow{OC}=0
и
\overrightarrow{n_{2}}\cdot\overrightarrow{OD}=0
, или
\syst{2p+3r=0\\4q-2r=0.\\}

Положим
p=3
. Тогда
r=-2
,
q=\frac{1}{2}r=-1
. Значит, уравнение плоскости
\beta
имеет вид
3x-y-2z=0
.
Искомая прямая есть пересечение плоскостей
2x+3y-2z=0~\mbox{и}~3x-y-2z=0.

Найдём её параметрические уравнения. Для этого положим
x=8t
и решим относительно
y
и
z
систему уравнений
\syst{3y-2z=-16t\\y+2z=24t.\\}

Получим, что
y=2t
,
z=11t
. Таким образом, параметрические уравнения искомой прямой
l
имеют вид
x=8t,~y=2t,~z=11t.

Прямая
l
лежит в одной плоскости с прямой
AB
и не параллельна прямой
AB
, так как направляющий вектор прямой
l
(его координаты —
(-8;2;11)
) неколлинеарен вектору
\overrightarrow{AB}=(-3;2;0)
. Значит, прямые
l
и
AB
пересекаются. Аналогично проверим, что прямые
l
и
CD
также пересекаются.