14 Скрещивающиеся прямые

Скрещивающиеся прямые

Скрещивающиеся прямые существуют только в пространстве. Они не параллельны, но и не имеют общей точки, потому что не лежат в одной плоскости.

Пусть

\[\ell_1:\ \vec r=\vec a+t\vec u, \qquad \ell_2:\ \vec r=\vec b+s\vec v,\]

причём \(\vec u\times\vec v\ne\vec{0}\). Вектор \(\vec u\times\vec v\) перпендикулярен обеим прямым. Модуль компоненты соединяющего вектора \(\vec b-\vec a\) вдоль этого общего нормального направления равен расстоянию:

\[\rho(\ell_1,\ell_2) =\frac{|(\vec b-\vec a)\cdot(\vec u\times\vec v)|} {\lVert \vec u\times\vec v \rVert}\]

или, через смешанное произведение,

\[\boxed{ \displaystyle \rho(\ell_1,\ell_2) =\frac{\left|\left(\vec{b-a},\vec u,\vec v\right)\right|} {\lVert \vec u\times\vec v \rVert} }\]

Геометрически числитель — объём параллелепипеда, а знаменатель — площадь его основания. Их отношение равно высоте.

LaTeX
Схематическая проекция: кратчайший отрезок \(PQ\) между скрещивающимися прямыми ортогонален обоим направляющим векторам

Если \(\vec u\times\vec v=\vec{0}\), формула даёт деление на ноль и неприменима: прямые параллельны или совпадают. Для параллельных прямых используют расстояние от любой точки одной прямой до другой.

Скрещивающиеся прямые — Векторы и аналитическая геометрия: от координа | Высшая математика — Профиматика