15 Как выбрать формулу
Как выбрать формулу
Задача | Основной инструмент | Проверка или условие |
|---|---|---|
Длина и расстояние между точками | \(\lVert \vec a \rVert\), \(\lVert \overrightarrow{AB} \rVert\) | Координаты вычтены как «конец минус начало» |
Угол или ортогональность | Скалярное произведение | Векторы ненулевые, если нужен угол |
Скалярная или векторная проекция | \(\mathop{\text{пр}}\nolimits_{\vec b}\vec a\), \(\mathop{\text{Пр}}\nolimits_{\vec b}\vec a\) | \(\vec b\ne\vec{0}\); первая величина является числом, вторая — вектором |
Коллинеарность в \(\R^3\) | \(\vec a\times\vec b=\vec{0}\) | Критерий включает случай нулевого вектора |
Площадь треугольника | \(\tfrac12\lVert \vec a\times\vec b \rVert\) | Векторы выходят из одной вершины |
Объём и компланарность | Смешанное произведение | Для объёма берётся модуль |
Прямая по двум точкам | Направление \(B-A\) | Точки различны |
Плоскость по трём точкам | \((B-A)\times(C-A)\) | Точки не лежат на одной прямой |
Пересечение объектов | Подстановка параметров или система | Полученная точка удовлетворяет всем уравнениям |
Точка–прямая или точка–плоскость | Нормированное отклонение либо площадь/основание | Модуль в числителе, длина нормали в знаменателе |
Взаимное положение пространственных прямых | Сначала \(\vec u\times\vec v\); при \(\vec u\times\vec v\ne\vec{0}\) проверить \(\left(\vec{b-a},\vec u,\vec v\right)\) | При \(\vec u\times\vec v=\vec{0}\) направления параллельны; иначе ноль означает пересечение, ненулевое значение — скрещивание |
Расстояние между непараллельными пространственными прямыми | \(\rho=\dfrac{|\left(\vec{b-a},\vec u,\vec v\right)|}{\lVert \vec u\times\vec v \rVert}\) | Требуется \(\vec u\times\vec v\ne\vec{0}\) |
Универсальная схема решения геометрической задачи:
выделить точки, направляющие и нормальные векторы;
перевести геометрическое условие в коллинеарность, ортогональность, принадлежность или расстояние;
выбрать произведение или уравнение, которое выражает это условие;
проверить ограничения формулы и размерность объектов;
подставить результат в исходные уравнения; затем проверить его геометрический смысл.