Preskočiť na obsah

Okruh 26 · Stereometria

Lineárne útvary v priestore – metrické vzťahy

Ako vypočítať uhly a vzdialenosti bodov, priamok a rovín v priestore, vektormi aj v kocke a ihlane.

asi 130 min · 6 častí · 38 úloh

0 z 6 častí · 0 z 38 úloh

V skratke

  1. Odchýlka (uhol) dvoch útvarov je vždy z intervalu ⟨0∘;90∘⟩\langle 0^\circ; 90^\circ \rangle, preto je vo vzorcoch absolútna hodnota skalárneho súčinu.
  2. Uhol dvoch priamok: cos⁡φ=∣u⃗⋅v⃗∣∣u⃗∣⋅∣v⃗∣\cos\varphi = \frac{|\vec u \cdot \vec v|}{|\vec u| \cdot |\vec v|}, kde u⃗\vec u a v⃗\vec v sú smerové vektory. Uhol dvoch rovín rovnako, len s normálovými vektormi.
  3. Uhol priamky a roviny počítaš cez sínus: sin⁡α=∣n⃗⋅s⃗∣∣n⃗∣⋅∣s⃗∣\sin\alpha = \frac{|\vec n \cdot \vec s|}{|\vec n| \cdot |\vec s|}, kde n⃗\vec n je normálový vektor roviny.
  4. Vzdialenosť bodu od roviny je ∣A,ρ∣=∣aa1+ba2+ca3+d∣a2+b2+c2|A, \rho| = \frac{|a a_1 + b a_2 + c a_3 + d|}{\sqrt{a^2 + b^2 + c^2}}, v rovine od priamky rovnako, len bez tretej súradnice.
  5. Vzdialenosť rovnobežných útvarov prevedieš na vzdialenosť bodu od priamky alebo od roviny.
  6. Dve priamky sú kolmé, keď je skalárny súčin ich smerových vektorov nula, dve roviny, keď je nula skalárny súčin ich normálových vektorov. Priamka je kolmá na rovinu, keď je jej smerový vektor násobkom normálového vektora roviny.
  7. V kocke a ihlane hľadaj pravouhlý trojuholník, alebo teleso vlož do súradníc a počítaj s vektormi.
Časť 1prečítaná

Metrické úlohy

Úlohy, v ktorých počítaš vzdialenosti a odchýlky (uhly) bodov, priamok a rovín, sa volajú metrické úlohy. Dajú sa riešiť dvoma spôsobmi.

Dva spôsoby riešenia
  • Analyticky: útvary zapíšeš v súradniciach a vzdialenosti aj uhly vypočítaš pomocou vektorov a vzorcov z tohto okruhu.
  • Stereometricky: v telese nájdeš rovinný útvar, väčšinou trojuholník, v ktorom hľadaná vzdialenosť alebo uhol leží, a dopočítaš ho Pytagorovou vetou, goniometrickými funkciami alebo kosínusovou vetou.

Slovo odchýlka v zadaniach znamená to isté ako uhol dvoch útvarov. Odchýlka je vždy z intervalu ⟨0∘;90∘⟩\langle 0^\circ; 90^\circ \rangle.

Časť 2prečítaná

Uhly lineárnych útvarov

Uhol dvoch priamok
Dve rôznobežné priamky pp a qq vytvoria dvojicu vedľajších uhlov. Uhlom priamok nazveme tú z oboch veľkostí, ktorá patrí do intervalu ⟨0∘;90∘⟩\langle 0^\circ; 90^\circ \rangle. Rovnobežné priamky zvierajú uhol 0∘0^\circ.

Veľkosť uhla dvoch priamok v rovine aj v priestore počítaš pomocou ich smerových vektorov u⃗\vec u a v⃗\vec v.

Uhol dvoch priamok
cos⁡φ=∣u⃗⋅v⃗∣∣u⃗∣⋅∣v⃗∣\displaystyle \cos\varphi = \frac{|\vec u \cdot \vec v|}{|\vec u| \cdot |\vec v|}

u⃗\vec u a v⃗\vec v sú smerové vektory priamok. Absolútna hodnota v čitateli zaručí, že vyjde uhol z intervalu ⟨0∘;90∘⟩\langle 0^\circ; 90^\circ \rangle.

Uhol dvoch priamok: priamky p a q sa pretínajú, na každej leží jej smerový vektor (u na priamke q, v na priamke p) a medzi vektormi je vyznačený uhol φ.
Uhol dvoch priamok: priamky p a q sa pretínajú, na každej leží jej smerový vektor (u na priamke q, v na priamke p) a medzi vektormi je vyznačený uhol φ.

V rovine môžeš namiesto smerových vektorov použiť normálové vektory priamok, uhol vyjde rovnaký.

Uhol priamky a roviny
Uhol priamky a roviny je uhol priamky a jej pravouhlého priemetu do roviny. Ak je priamka na rovinu kolmá, uhol je 90∘90^\circ. Ak je s rovinou rovnobežná alebo v nej leží, uhol je 0∘0^\circ.

Uhol priamky a roviny môžeš určiť aj pomocou kolmice kk na rovinu. Ak priamky pp a kk zvierajú uhol β\beta a priamka pp s rovinou zviera uhol α\alpha, tak α+β=90∘\alpha + \beta = 90^\circ. Smerový vektor kolmice je normálový vektor roviny, preto namiesto kosínusu uhla β\beta počítaš sínus uhla α\alpha.

Uhol priamky a roviny
sin⁡α=∣n⃗⋅s⃗∣∣n⃗∣⋅∣s⃗∣\displaystyle \sin\alpha = \frac{|\vec n \cdot \vec s|}{|\vec n| \cdot |\vec s|}

n⃗\vec n je normálový vektor roviny a s⃗\vec s je smerový vektor priamky.

Uhol dvoch rovín
Pre každé dve roviny ρ\rho a σ\sigma platí, že ich uhol α\alpha sa rovná uhlu dvoch priamok, z ktorých jedna je kolmá na rovinu ρ\rho a druhá na rovinu σ\sigma. Priamka kolmá na rovinu má smerový vektor rovný normálovému vektoru roviny. Rovnobežné roviny zvierajú uhol 0∘0^\circ.
Uhol dvoch rovín
cos⁡α=∣n⃗ρ⋅n⃗σ∣∣n⃗ρ∣⋅∣n⃗σ∣\displaystyle \cos\alpha = \frac{|\vec n_\rho \cdot \vec n_\sigma|}{|\vec n_\rho| \cdot |\vec n_\sigma|}

n⃗ρ\vec n_\rho a n⃗σ\vec n_\sigma sú normálové vektory rovín ρ\rho a σ\sigma.

Časť 3prečítaná

Vzdialenosti lineárnych útvarov

Vzdialenosť dvoch bodov. Ak má bod XX súradnice [x1;x2][x_1; x_2] a bod YY súradnice [y1;y2][y_1; y_2], vzdialenosť bodov vypočítaš takto:

Vzdialenosť dvoch bodov v rovine
∣XY∣=(y1−x1)2+(y2−x2)2\displaystyle |XY| = \sqrt{(y_1 - x_1)^2 + (y_2 - x_2)^2}
Vzdialenosť dvoch bodov v priestore
∣XY∣=(y1−x1)2+(y2−x2)2+(y3−x3)2\displaystyle |XY| = \sqrt{(y_1 - x_1)^2 + (y_2 - x_2)^2 + (y_3 - x_3)^2}

V priestore pribudne tretia súradnica: X[x1;x2;x3]X[x_1; x_2; x_3], Y[y1;y2;y3]Y[y_1; y_2; y_3].

Vzdialenosť bodu od priamky
Zápis ∣A,p∣|A, p| je vzdialenosť bodu AA od päty kolmice, ktorú vedieš bodom AA na priamku pp.
V rovine: bod A[a1;a2]A[a_1; a_2] a priamka p:ax+by+c=0p: ax + by + c = 0
∣A,p∣=∣aa1+ba2+c∣a2+b2\displaystyle |A, p| = \frac{|a a_1 + b a_2 + c|}{\sqrt{a^2 + b^2}}
V priestore: vzdialenosť bodu od priamky
  • 1. spôsob: nech PP je päta kolmice vedenej bodom AA na priamku pp. Smerový vektor priamky s⃗\vec s je kolmý na vektor AP→\overrightarrow{AP}, teda s⃗⋅AP→=0\vec s \cdot \overrightarrow{AP} = 0. Z tejto rovnice vypočítaš parameter bodu PP a veľkosť vektora AP→\overrightarrow{AP} je vzdialenosť ∣A,p∣|A, p|.
  • 2. spôsob: bodom AA polož rovinu α⊥p\alpha \perp p a nájdi priesečník α∩p={P}\alpha \cap p = \{P\}. Vzdialenosť bodov AA a PP je hľadaná vzdialenosť ∣A,p∣|A, p|.
Vzdialenosť bodu od roviny
Zápis ∣A,ρ∣|A, \rho| je vzdialenosť bodu AA od päty kolmice, ktorú vedieš bodom AA na rovinu ρ\rho.
Bod A[a1;a2;a3]A[a_1; a_2; a_3] a rovina ρ:ax+by+cz+d=0\rho: ax + by + cz + d = 0
∣A,ρ∣=∣aa1+ba2+ca3+d∣a2+b2+c2\displaystyle |A, \rho| = \frac{|a a_1 + b a_2 + c a_3 + d|}{\sqrt{a^2 + b^2 + c^2}}
Rovnobežné útvary
  • Vzdialenosť dvoch rovnobežných priamok prevedieš na vzdialenosť ľubovoľného bodu jednej priamky od druhej priamky.
  • Vzdialenosť dvoch rovnobežných rovín prevedieš na vzdialenosť ľubovoľného bodu jednej roviny od druhej roviny.
  • Vzdialenosť priamky rovnobežnej s rovinou počítaš ako vzdialenosť ľubovoľného bodu priamky od roviny.
Časť 4prečítaná

Kolmosť lineárnych útvarov

Kolmosť priamok
Priamky sú na seba kolmé, ak sa skalárny súčin ich smerových vektorov rovná nule: u⃗⋅v⃗=0\vec u \cdot \vec v = 0.
Kolmosť priamky a roviny
  • Priamka je kolmá na rovinu práve vtedy, keď je kolmá na každú priamku tejto roviny.
  • Ak je priamka kolmá na dve rôznobežné priamky roviny, tak je kolmá na rovinu.
  • Daným bodom možno viesť k danej rovine jedinú kolmú priamku.
  • Daným bodom možno viesť k danej priamke jedinú kolmú rovinu.
  • Dve roviny sú na seba kolmé práve vtedy, keď jedna z nich obsahuje priamku kolmú na druhú rovinu.
Pravouhlý priemet bodu
Pravouhlý priemet bodu XX do roviny je bod X′X', ktorý leží v rovine a na priamke idúcej bodom XX kolmo na rovinu.
Pravouhlý priemet priamky
Pravouhlý priemet priamky pp do roviny je množina pravouhlých priemetov všetkých bodov priamky pp do roviny.
Kolmosť rovín
Roviny sú na seba kolmé, ak sa skalárny súčin ich normálových vektorov rovná nule: n⃗ρ⋅n⃗σ=0\vec n_\rho \cdot \vec n_\sigma = 0.
Platí
  • Rovina je kolmá na dve rôznobežné roviny práve vtedy, keď je kolmá na ich priesečnicu.
Priamka kolmá k rovine
Je to priamka, ktorej smerový vektor je násobkom normálového vektora roviny.
Časť 5prečítaná

Kocka a ihlan v súradniciach

V kocke ABCDEFGHABCDEFGH (aj v kvádri) je ABCDABCD dolná podstava a EFGHEFGH horná podstava, pričom EE leží nad AA, FF nad BB, GG nad CC a HH nad DD. Pravidelný štvorboký ihlan ABCDVABCDV má podstavu štvorec ABCDABCD a vrchol VV leží nad stredom podstavy. Pravidelný šesťboký ihlan ABCDEFVABCDEFV má podstavu pravidelný šesťuholník.

Zápis SXYS_{XY} znamená stred úsečky XYXY. Napríklad SEGS_{EG} je stred hornej steny kocky, ASEGAS_{EG} je priamka cez body AA a SEGS_{EG} a BCSAEBCS_{AE} je rovina cez body BB, CC a SAES_{AE}.

Stred úsečky XYXY
SXY=[x1+y12; x2+y22; x3+y32]\displaystyle S_{XY} = \left[\frac{x_1 + y_1}{2};\ \frac{x_2 + y_2}{2};\ \frac{x_3 + y_3}{2}\right]

Ak chceš úlohu v telese počítať analyticky, umiestni teleso do súradnicovej sústavy tak, aby súradnice vrcholov boli čo najjednoduchšie. Pre telesá z úloh tohto okruhu sa hodí napríklad toto:

TelesoSúradnice vrcholov
kocka ABCDEFGHABCDEFGH, a=4a = 4A[0;0;0]A[0; 0; 0], B[4;0;0]B[4; 0; 0], C[4;4;0]C[4; 4; 0], D[0;4;0]D[0; 4; 0], E[0;0;4]E[0; 0; 4], F[4;0;4]F[4; 0; 4], G[4;4;4]G[4; 4; 4], H[0;4;4]H[0; 4; 4]
ihlan ABCDVABCDV, ∣AB∣=4|AB| = 4, v=6v = 6A[0;0;0]A[0; 0; 0], B[4;0;0]B[4; 0; 0], C[4;4;0]C[4; 4; 0], D[0;4;0]D[0; 4; 0], V[2;2;6]V[2; 2; 6]
šesťboký ihlan ABCDEFVABCDEFV, ∣AB∣=4|AB| = 4, v=6v = 6A[4;0;0]A[4; 0; 0], B[2;23;0]B[2; 2\sqrt{3}; 0], C[−2;23;0]C[-2; 2\sqrt{3}; 0], D[−4;0;0]D[-4; 0; 0], E[−2;−23;0]E[-2; -2\sqrt{3}; 0], F[2;−23;0]F[2; -2\sqrt{3}; 0], V[0;0;6]V[0; 0; 6]
kocka ABCDEFGHABCDEFGH, a=4a = 4
A[0;0;0]A[0; 0; 0], B[4;0;0]B[4; 0; 0], C[4;4;0]C[4; 4; 0], D[0;4;0]D[0; 4; 0], E[0;0;4]E[0; 0; 4], F[4;0;4]F[4; 0; 4], G[4;4;4]G[4; 4; 4], H[0;4;4]H[0; 4; 4]
ihlan ABCDVABCDV, ∣AB∣=4|AB| = 4, v=6v = 6
A[0;0;0]A[0; 0; 0], B[4;0;0]B[4; 0; 0], C[4;4;0]C[4; 4; 0], D[0;4;0]D[0; 4; 0], V[2;2;6]V[2; 2; 6]
šesťboký ihlan ABCDEFVABCDEFV, ∣AB∣=4|AB| = 4, v=6v = 6
A[4;0;0]A[4; 0; 0], B[2;23;0]B[2; 2\sqrt{3}; 0], C[−2;23;0]C[-2; 2\sqrt{3}; 0], D[−4;0;0]D[-4; 0; 0], E[−2;−23;0]E[-2; -2\sqrt{3}; 0], F[2;−23;0]F[2; -2\sqrt{3}; 0], V[0;0;6]V[0; 0; 6]

Pri šesťbokom ihlane je stred podstavy v začiatku sústavy. Pravidelný šesťuholník so stranou 44 sa skladá zo šiestich rovnostranných trojuholníkov, preto má každý vrchol od stredu vzdialenosť 44.

Normálový vektor roviny cez tri body
n⃗=u⃗×v⃗=(u2v3−u3v2; u3v1−u1v3; u1v2−u2v1)\displaystyle \vec n = \vec u \times \vec v = (u_2 v_3 - u_3 v_2;\ \allowbreak u_3 v_1 - u_1 v_3;\ \allowbreak u_1 v_2 - u_2 v_1)

Pre rovinu ABCABC zober u⃗=AB→\vec u = \overrightarrow{AB} a v⃗=AC→\vec v = \overrightarrow{AC}. Vektorový súčin je kolmý na oba vektory. Rovnako dobre môžeš vyriešiť sústavu n⃗⋅AB→=0\vec n \cdot \overrightarrow{AB} = 0, n⃗⋅AC→=0\vec n \cdot \overrightarrow{AC} = 0.

Čo sa pri stereometrickom riešení hodí
  • Uhlopriečka steny kocky s hranou aa má dĺžku a2a\sqrt{2}, telesová uhlopriečka a3a\sqrt{3}.
  • V pravidelnom štvorbokom ihlane s podstavnou hranou aa a výškou vv má bočná hrana dĺžku v2+a22\sqrt{v^2 + \frac{a^2}{2}} a výška bočnej steny dĺžku v2+a24\sqrt{v^2 + \frac{a^2}{4}}.
  • Spojnica stredov dvoch strán trojuholníka (stredná priečka) je rovnobežná s treťou stranou a má polovičnú dĺžku.
Časť 6prečítaná

Riešené príklady

Riešený príklad
Uhol priamky a roviny

Urči veľkosť uhla priamky p:x=1+3t, y=2t, z=4−t, t∈Rp: x = 1 + 3t,\ \allowbreak y = 2t,\ \allowbreak z = 4 - t,\ \allowbreak t \in \mathbb{R} a roviny α:2x+y−z+1=0\alpha: 2x + y - z + 1 = 0.

  1. Smerový vektor priamky je s⃗=(3;2;−1)\vec s = (3; 2; -1), normálový vektor roviny je n⃗=(2;1;−1)\vec n = (2; 1; -1). Hľadaný uhol označíme φ\varphi, lebo písmeno α\alpha už má rovina.
  2. n⃗⋅s⃗=2⋅3+1⋅2+(−1)⋅(−1)=9,∣n⃗∣=6,∣s⃗∣=14\displaystyle \vec n \cdot \vec s = 2 \cdot 3 + 1 \cdot 2 + (-1) \cdot (-1) = 9, \qquad \allowbreak |\vec n| = \sqrt{6}, \qquad \allowbreak |\vec s| = \sqrt{14}
  3. sin⁡φ=∣n⃗⋅s⃗∣∣n⃗∣⋅∣s⃗∣=96⋅14=9221=32114≐0,982\displaystyle \sin\varphi = \frac{|\vec n \cdot \vec s|}{|\vec n| \cdot |\vec s|} = \frac{9}{\sqrt{6} \cdot \sqrt{14}} = \frac{9}{2\sqrt{21}} = \frac{3\sqrt{21}}{14} \doteq 0{,}982
  4. Uhol dopočítaš kalkulačkou.

Výsledok: φ≐79∘06′\varphi \doteq 79^\circ 06'

Riešený príklad
Vzdialenosť bodu od priamky v priestore

Vypočítaj vzdialenosť bodu A[6;−6;5]A[6; -6; 5] od priamky p:x=4, y=1−6t, z=4−6t, t∈Rp: x = 4,\ \allowbreak y = 1 - 6t,\ \allowbreak z = 4 - 6t,\ \allowbreak t \in \mathbb{R}.

  1. Použijeme 1. spôsob. Päta kolmice PP leží na priamke, preto má tvar P[4;1−6t;4−6t]P[4; 1 - 6t; 4 - 6t] pre nejaké tt.
  2. AP→=P−A=(−2; 7−6t; −1−6t),s⃗=(0;−6;−6)\displaystyle \overrightarrow{AP} = P - A = (-2;\ \allowbreak 7 - 6t;\ \allowbreak -1 - 6t), \qquad \allowbreak \vec s = (0; -6; -6)
  3. Vektor AP→\overrightarrow{AP} je kolmý na smerový vektor priamky, ich skalárny súčin je preto nula.
  4. s⃗⋅AP→=0−6(7−6t)−6(−1−6t)=−36+72t=0  ⇒  t=12\displaystyle \vec s \cdot \overrightarrow{AP} = 0 - 6(7 - 6t) - 6(-1 - 6t) = -36 + 72t = 0 \;\Rightarrow\; t = \frac{1}{2}
  5. Päta kolmice je P[4;−2;1]P[4; -2; 1] a AP→=(−2;4;−4)\overrightarrow{AP} = (-2; 4; -4).
  6. ∣A,p∣=∣AP→∣=(−2)2+42+(−4)2=36=6\displaystyle |A, p| = |\overrightarrow{AP}| = \sqrt{(-2)^2 + 4^2 + (-4)^2} = \sqrt{36} = 6

Výsledok: ∣A,p∣=6|A, p| = 6

Riešený príklad
Uhol priamky a roviny v kocke

V kocke ABCDEFGHABCDEFGH s hranou aa urči odchýlku priamky BHBH od roviny ABCABC.

  1. Bod HH leží nad bodom DD, preto pravouhlý priemet priamky BHBH do roviny ABCABC je priamka BDBD. Hľadaný uhol je α=∣∢DBH∣\alpha = |\sphericalangle DBH|.
  2. Trojuholník BDHBDH je pravouhlý s pravým uhlom pri vrchole DD. Odvesna ∣DH∣=a|DH| = a je hrana kocky a odvesna ∣BD∣=a2|BD| = a\sqrt{2} je uhlopriečka štvorca.
  3. tg⁡α=∣DH∣∣BD∣=aa2=22≐0,707\displaystyle \operatorname{tg}\alpha = \frac{|DH|}{|BD|} = \frac{a}{a\sqrt{2}} = \frac{\sqrt{2}}{2} \doteq 0{,}707
  4. Uhol nezávisí od veľkosti hrany. Rovnaký výsledok dá aj analytický vzorec: v súradniciach z tabuľky je s⃗=BH→=(−4;4;4)\vec s = \overrightarrow{BH} = (-4; 4; 4), n⃗=(0;0;1)\vec n = (0; 0; 1) a sin⁡α=448=33\sin\alpha = \frac{4}{\sqrt{48}} = \frac{\sqrt{3}}{3}.

Výsledok: α≐35∘16′\alpha \doteq 35^\circ 16'

Precvičovanie

Úlohy

Najprv počítaj sám, až potom si pozri výsledok. Vyriešenú úlohu si odškrtni. 0 z 38

1.
Vypočítaj uhol priamok x+5y+9=0x + 5y + 9 = 0 a 2x−3y+1=02x - 3y + 1 = 0.
φ=45∘\varphi = 45^\circ
2.
Vypočítaj uhol priamok p:x=10+10t, y=2+2t, z=11+11t, t∈Rp: x = 10 + 10t,\ \allowbreak y = 2 + 2t,\ \allowbreak z = 11 + 11t,\ \allowbreak t \in \mathbb{R} a q:x=1+3s, y=−2+12s, z=4s, s∈Rq: x = 1 + 3s,\ \allowbreak y = -2 + 12s,\ \allowbreak z = 4s,\ \allowbreak s \in \mathbb{R}.
cos⁡φ=98195\cos\varphi = \frac{98}{195}, φ≐59∘50′\varphi \doteq 59^\circ 50'
3.
Urči veľkosť uhla priamky p:x=1+3t, y=2t, z=4−t, t∈Rp: x = 1 + 3t,\ \allowbreak y = 2t,\ \allowbreak z = 4 - t,\ \allowbreak t \in \mathbb{R} a roviny α:2x+y−z+1=0\alpha: 2x + y - z + 1 = 0.
sin⁡φ=32114\sin\varphi = \frac{3\sqrt{21}}{14}, φ≐79∘06′\varphi \doteq 79^\circ 06'
4.
Urči veľkosť uhla rovín 2x+y−z+1=02x + y - z + 1 = 0 a x−y+z=0x - y + z = 0.
α=90∘\alpha = 90^\circ, roviny sú na seba kolmé.
5.
Vypočítaj vzdialenosť bodu A[3;5]A[3; 5] od priamky p:3x+3y−2=0p: 3x + 3y - 2 = 0.
∣A,p∣=2218=1123≐5,19|A, p| = \frac{22}{\sqrt{18}} = \frac{11\sqrt{2}}{3} \doteq 5{,}19
6.
Vypočítaj vzdialenosť bodu A[6;−6;5]A[6; -6; 5] od priamky p:x=4, y=1−6t, z=4−6t, t∈Rp: x = 4,\ \allowbreak y = 1 - 6t,\ \allowbreak z = 4 - 6t,\ \allowbreak t \in \mathbb{R}.
∣A,p∣=6|A, p| = 6
7.
Vypočítaj vzdialenosť priamok 3x−4y−20=03x - 4y - 20 = 0 a 6x−8y+25=06x - 8y + 25 = 0.
Priamky sú rovnobežné, ich vzdialenosť je 132=6,5\frac{13}{2} = 6{,}5.
8.
Napíš rovnicu priamky, ktorá prechádza bodom A[2;3]A[2; 3] a má od bodu B[0;−1]B[0; -1] vzdialenosť v=4v = 4.
Úlohe vyhovujú dve priamky: y−3=0y - 3 = 0 a 4x+3y−17=04x + 3y - 17 = 0.
9.
Vypočítaj vzdialenosť bodu A[3;1;5]A[3; 1; 5] od roviny x−y+2z−3=0x - y + 2z - 3 = 0.
∣A,ρ∣=96=362≐3,67|A, \rho| = \frac{9}{\sqrt{6}} = \frac{3\sqrt{6}}{2} \doteq 3{,}67
10.
Vypočítaj vzdialenosť rovín 2x−3y+4z−1=02x - 3y + 4z - 1 = 0 a 2x−3y+4z−10=02x - 3y + 4z - 10 = 0.
Roviny sú rovnobežné, ich vzdialenosť je 929=92929≐1,67\frac{9}{\sqrt{29}} = \frac{9\sqrt{29}}{29} \doteq 1{,}67.
11.
Napíš rovnicu priamky, ktorá prechádza bodom A[1;3]A[1; 3] tak, že s priamkou p:4y−5=0p: 4y - 5 = 0 zviera uhol α=45∘\alpha = 45^\circ.
Úlohe vyhovujú dve priamky: x−y+2=0x - y + 2 = 0 a x+y−4=0x + y - 4 = 0.
12.
Napíš všeobecnú rovnicu roviny τ\tau, ktorá prechádza priesečnicou rovín α:x−y+1=0\alpha: x - y + 1 = 0, β:2x+y+z=0\beta: 2x + y + z = 0 a je kolmá na rovinu ρ:2x+y+z+3=0\rho: 2x + y + z + 3 = 0.
τ:4x−7y−z+6=0\tau: 4x - 7y - z + 6 = 0
13.
Na priamke p:5x−4y=28p: 5x - 4y = 28 urči bod, ktorý má od bodov M[1;5]M[1; 5] a N[7;−3]N[7; -3] rovnakú vzdialenosť.
X[10;112]X\left[10; \frac{11}{2}\right]
14.
Vzdialenosť bodu AA od roviny σ\sigma predstavuje stranu štvorca ABCDABCD. Vypočítaj obsah tohto štvorca, ak platí σ:3x+2y−6z+26=0\sigma: 3x + 2y - 6z + 26 = 0, A[9;−2;0]A[9; -2; 0].
∣A,σ∣=7|A, \sigma| = 7, obsah štvorca je S=49S = 49.
15.
Vrcholy štvorstena sú body A[2;−1;1]A[2; -1; 1], B[4;1;−9]B[4; 1; -9], C[3;−2;4]C[3; -2; 4], D[14;11;−5]D[14; 11; -5]. Urči odchýlku hrany ADAD od roviny ρ=ABC\rho = ABC.
α=45∘\alpha = 45^\circ
16.
Urči rovnice dvoch navzájom kolmých priamok, ktoré prechádzajú bodom A[7;1]A[7; 1] a od začiatku súradnicovej sústavy majú rovnakú vzdialenosť.
p:3x+4y−25=0p: 3x + 4y - 25 = 0 a q:4x−3y−25=0q: 4x - 3y - 25 = 0, obe majú od začiatku vzdialenosť 55.
17.
Sú dané body M[−2;3]M[-2; 3], A[5;−1]A[5; -1], B[3;7]B[3; 7]. Nájdi všetky priamky, ktoré prechádzajú bodom MM a majú od bodov AA a BB rovnakú vzdialenosť.
Dve priamky: 4x+y+5=04x + y + 5 = 0 (rovnobežná s ABAB) a y−3=0y - 3 = 0 (prechádza stredom úsečky ABAB).
18.
Je daný kváder ABCDEFGHABCDEFGH s rozmermi ∣AB∣=12|AB| = 12 cm, ∣BC∣=8|BC| = 8 cm, ∣CG∣=5|CG| = 5 cm. Urči vzájomnú polohu priamok a vypočítaj ich uhol:
  1. a)
    EBEB a HCHC,
  2. b)
    AFAF a CDCD,
  3. c)
    EGEG a DGDG.
  • a)rovnobežné, φ=0∘\varphi = 0^\circ
  • b)mimobežné, cos⁡φ=1213\cos\varphi = \frac{12}{13}, φ≐22∘37′\varphi \doteq 22^\circ 37'
  • c)rôznobežné (pretínajú sa v bode GG), cos⁡φ=3613169\cos\varphi = \frac{36\sqrt{13}}{169}, φ≐39∘49′\varphi \doteq 39^\circ 49'
19.
Body MM a NN sú stredy hrán CDCD a ABAB pravidelného štvorstena ABCDABCD. Dokáž, že:
  1. a)
    rovina AMBAMB je kolmá na priamku CDCD,
  2. b)
    MN⊥ABMN \perp AB a MN⊥CDMN \perp CD,
  3. c)
    AB⊥CDAB \perp CD.
20.
Pomer výšky pravidelného šesťbokého ihlana ABCDEFVABCDEFV k veľkosti jeho podstavnej hrany je 6:4\sqrt{6} : 4. Urči uhol rovín BCVBCV a DEVDEV.
α=60∘\alpha = 60^\circ
21.
Je daná kocka ABCDEFGHABCDEFGH. Vypočítaj odchýlku priamok:
  1. a)
    ACAC a CHCH,
  2. b)
    ACAC a ECEC,
  3. c)
    AGAG a BHBH,
  4. d)
    AFAF a CHCH,
  5. e)
    AEAE a BHBH,
  6. f)
    ASEGAS_{EG} a SABSBCS_{AB}S_{BC},
  7. g)
    AFAF a BHBH,
  8. h)
    DEDE a BHBH,
  9. i)
    ACAC a BHBH.
  • a)60∘60^\circ
  • b)cos⁡φ=63\cos\varphi = \frac{\sqrt{6}}{3}, φ≐35∘16′\varphi \doteq 35^\circ 16'
  • c)cos⁡φ=13\cos\varphi = \frac{1}{3}, φ≐70∘32′\varphi \doteq 70^\circ 32'
  • d)90∘90^\circ
  • e)cos⁡φ=33\cos\varphi = \frac{\sqrt{3}}{3}, φ≐54∘44′\varphi \doteq 54^\circ 44'
  • f)cos⁡φ=33\cos\varphi = \frac{\sqrt{3}}{3}, φ≐54∘44′\varphi \doteq 54^\circ 44'
  • g)90∘90^\circ
  • h)90∘90^\circ
  • i)90∘90^\circ
22.
Je daná kocka ABCDEFGHABCDEFGH. Urči konštrukčne odchýlku daných priamok. Veľkosť odchýlky odmeraj uhlomerom.
  1. a)
    BHBH a DFDF,
  2. b)
    ASBCAS_{BC} a CHCH,
  3. c)
    DHDH a BSGHBS_{GH}.
  • a)približne 71∘71^\circ (výpočtom cos⁡φ=13\cos\varphi = \frac{1}{3}, φ≐70∘32′\varphi \doteq 70^\circ 32')
  • b)približne 51∘51^\circ (výpočtom cos⁡φ=105\cos\varphi = \frac{\sqrt{10}}{5}, φ≐50∘46′\varphi \doteq 50^\circ 46')
  • c)približne 48∘48^\circ (výpočtom cos⁡φ=23\cos\varphi = \frac{2}{3}, φ≐48∘11′\varphi \doteq 48^\circ 11')
23.
Je daný pravidelný štvorboký ihlan ABCDVABCDV, ∣AB∣=4|AB| = 4 cm, v=6v = 6 cm. Vypočítaj odchýlku priamok:
  1. a)
    AVAV a DVDV,
  2. b)
    AVAV a CVCV,
  3. c)
    ABAB a VSABVS_{AB},
  4. d)
    BCBC a AVAV,
  5. e)
    BDBD a AVAV,
  6. f)
    ACAC a BVBV,
  7. g)
    ACAC a VSBCVS_{BC},
  8. h)
    ASCVAS_{CV} a CSAVCS_{AV},
  9. i)
    ASCVAS_{CV} a BSDVBS_{DV}.
  • a)cos⁡φ=911\cos\varphi = \frac{9}{11}, φ≐35∘06′\varphi \doteq 35^\circ 06'
  • b)cos⁡φ=711\cos\varphi = \frac{7}{11}, φ≐50∘29′\varphi \doteq 50^\circ 29'
  • c)90∘90^\circ
  • d)cos⁡φ=1111\cos\varphi = \frac{\sqrt{11}}{11}, φ≐72∘27′\varphi \doteq 72^\circ 27'
  • e)90∘90^\circ
  • f)90∘90^\circ
  • g)cos⁡φ=510\cos\varphi = \frac{\sqrt{5}}{10}, φ≐77∘05′\varphi \doteq 77^\circ 05'
  • h)cos⁡φ=13\cos\varphi = \frac{1}{3}, φ≐70∘32′\varphi \doteq 70^\circ 32'
  • i)cos⁡φ=13\cos\varphi = \frac{1}{3}, φ≐70∘32′\varphi \doteq 70^\circ 32'
24.
Je daný pravidelný štvorboký ihlan ABCDVABCDV, ∣AB∣=4|AB| = 4 cm, v=6v = 6 cm. Urči konštrukčne odchýlku daných priamok. Veľkosť odchýlky odmeraj uhlomerom.
  1. a)
    ADAD a BVBV,
  2. b)
    CDCD a BSCVBS_{CV},
  3. c)
    BDBD a CVCV.
  • a)približne 72∘72^\circ (výpočtom cos⁡φ=1111\cos\varphi = \frac{\sqrt{11}}{11}, φ≐72∘27′\varphi \doteq 72^\circ 27')
  • b)približne 77∘77^\circ (výpočtom cos⁡φ=1919\cos\varphi = \frac{\sqrt{19}}{19}, φ≐76∘44′\varphi \doteq 76^\circ 44')
  • c)90∘90^\circ
25.
Je daná kocka ABCDEFGHABCDEFGH. Vypočítaj odchýlku priamky od roviny:
  1. a)
    BHBH a ABCABC,
  2. b)
    BHBH a BCFBCF,
  3. c)
    AGAG a BCGBCG,
  4. d)
    ASEGAS_{EG} a BDHBDH,
  5. e)
    ASEGAS_{EG} a CDHCDH,
  6. f)
    ASEGAS_{EG} a BCFBCF,
  7. g)
    CECE a CDHCDH,
  8. h)
    ECEC a AGHAGH,
  9. i)
    ACAC a EGSCDEGS_{CD}.
  • a)sin⁡α=33\sin\alpha = \frac{\sqrt{3}}{3}, α≐35∘16′\alpha \doteq 35^\circ 16'
  • b)sin⁡α=33\sin\alpha = \frac{\sqrt{3}}{3}, α≐35∘16′\alpha \doteq 35^\circ 16'
  • c)sin⁡α=33\sin\alpha = \frac{\sqrt{3}}{3}, α≐35∘16′\alpha \doteq 35^\circ 16'
  • d)sin⁡α=33\sin\alpha = \frac{\sqrt{3}}{3}, α≐35∘16′\alpha \doteq 35^\circ 16'
  • e)sin⁡α=66\sin\alpha = \frac{\sqrt{6}}{6}, α≐24∘06′\alpha \doteq 24^\circ 06'
  • f)sin⁡α=66\sin\alpha = \frac{\sqrt{6}}{6}, α≐24∘06′\alpha \doteq 24^\circ 06'
  • g)sin⁡α=33\sin\alpha = \frac{\sqrt{3}}{3}, α≐35∘16′\alpha \doteq 35^\circ 16'
  • h)sin⁡α=63\sin\alpha = \frac{\sqrt{6}}{3}, α≐54∘44′\alpha \doteq 54^\circ 44'
  • i)0∘0^\circ, priamka je s rovinou rovnobežná
26.
Je daný pravidelný štvorboký ihlan ABCDVABCDV, ∣AB∣=4|AB| = 4 cm, v=6v = 6 cm. Vypočítaj odchýlku priamky od roviny:
  1. a)
    VSACVS_{AC} a ABCABC,
  2. b)
    VSACVS_{AC} a BCVBCV,
  3. c)
    AVAV a ABCABC,
  4. d)
    AVAV a BCVBCV,
  5. e)
    BSDVBS_{DV} a ABCABC,
  6. f)
    BSDVBS_{DV} a SABSCDVS_{AB}S_{CD}V.
  • a)90∘90^\circ
  • b)sin⁡α=1010\sin\alpha = \frac{\sqrt{10}}{10}, α≐18∘26′\alpha \doteq 18^\circ 26'
  • c)sin⁡α=31111\sin\alpha = \frac{3\sqrt{11}}{11}, α≐64∘46′\alpha \doteq 64^\circ 46'
  • d)sin⁡α=311055\sin\alpha = \frac{3\sqrt{110}}{55}, α≐34∘54′\alpha \doteq 34^\circ 54'
  • e)sin⁡α=33\sin\alpha = \frac{\sqrt{3}}{3}, α≐35∘16′\alpha \doteq 35^\circ 16'
  • f)sin⁡α=33\sin\alpha = \frac{\sqrt{3}}{3}, α≐35∘16′\alpha \doteq 35^\circ 16'
27.
Je daná kocka ABCDEFGHABCDEFGH. Vypočítaj odchýlku daných rovín:
  1. a)
    ACGACG a BDHBDH,
  2. b)
    ABCABC a BDGBDG,
  3. c)
    EFCEFC a AGHAGH,
  4. d)
    ABCABC a SBFSCGSEHS_{BF}S_{CG}S_{EH},
  5. e)
    ABGABG a BEGBEG,
  6. f)
    ABGABG a ACEACE.
  • a)90∘90^\circ
  • b)cos⁡α=33\cos\alpha = \frac{\sqrt{3}}{3}, α≐54∘44′\alpha \doteq 54^\circ 44'
  • c)90∘90^\circ
  • d)cos⁡α=255\cos\alpha = \frac{2\sqrt{5}}{5}, α≐26∘34′\alpha \doteq 26^\circ 34'
  • e)cos⁡α=63\cos\alpha = \frac{\sqrt{6}}{3}, α≐35∘16′\alpha \doteq 35^\circ 16'
  • f)60∘60^\circ
28.
Je daný pravidelný štvorboký ihlan ABCDVABCDV, ∣AB∣=4|AB| = 4 cm, v=6v = 6 cm. Vypočítaj odchýlku daných rovín:
  1. a)
    ABCABC a ADVADV,
  2. b)
    ADVADV a BCVBCV,
  3. c)
    BCVBCV a VSABSCDVS_{AB}S_{CD},
  4. d)
    ABVABV a BCVBCV,
  5. e)
    BCSAVBCS_{AV} a ADSBVADS_{BV},
  6. f)
    ADVADV a BCSAVBCS_{AV}.
  • a)cos⁡α=1010\cos\alpha = \frac{\sqrt{10}}{10}, α≐71∘34′\alpha \doteq 71^\circ 34'
  • b)cos⁡α=45\cos\alpha = \frac{4}{5}, α≐36∘52′\alpha \doteq 36^\circ 52'
  • c)cos⁡α=31010\cos\alpha = \frac{3\sqrt{10}}{10}, α≐18∘26′\alpha \doteq 18^\circ 26'
  • d)cos⁡α=110\cos\alpha = \frac{1}{10}, α≐84∘16′\alpha \doteq 84^\circ 16'
  • e)90∘90^\circ
  • f)cos⁡α=55\cos\alpha = \frac{\sqrt{5}}{5}, α≐63∘26′\alpha \doteq 63^\circ 26'
29.
Je daný pravidelný šesťboký ihlan ABCDEFVABCDEFV, ∣AB∣=4|AB| = 4 cm, v=6v = 6 cm. Vypočítaj odchýlku daných rovín:
  1. a)
    ABVABV a ABCABC,
  2. b)
    ABVABV a DEVDEV,
  3. c)
    ABVABV a BCVBCV,
  4. d)
    ABVABV a CDVCDV.
  • a)60∘60^\circ
  • b)60∘60^\circ
  • c)cos⁡α=58\cos\alpha = \frac{5}{8}, α≐51∘19′\alpha \doteq 51^\circ 19'
  • d)cos⁡α=18\cos\alpha = \frac{1}{8}, α≐82∘49′\alpha \doteq 82^\circ 49'
30.
Je daná kocka ABCDEFGHABCDEFGH, a=4a = 4 cm. Vypočítaj vzdialenosť daných bodov:
  1. a)
    AA a GG,
  2. b)
    AA a SGHS_{GH},
  3. c)
    AA a SEGS_{EG},
  4. d)
    BB a SAHS_{AH},
  5. e)
    SACS_{AC} a SCGS_{CG},
  6. f)
    SBGS_{BG} a SAFS_{AF}.
  • a)434\sqrt{3} cm
  • b)66 cm
  • c)262\sqrt{6} cm
  • d)262\sqrt{6} cm
  • e)232\sqrt{3} cm
  • f)222\sqrt{2} cm
31.
Je daný pravidelný štvorboký ihlan ABCDVABCDV, ∣AB∣=4|AB| = 4 cm, v=6v = 6 cm. Vypočítaj vzdialenosť daných dvoch bodov:
  1. a)
    AA a VV,
  2. b)
    VV a SBCS_{BC},
  3. c)
    AA a SCVS_{CV},
  4. d)
    AA a SDVS_{DV},
  5. e)
    SACS_{AC} a SCVS_{CV},
  6. f)
    SADS_{AD} a SCVS_{CV}.
  • a)2112\sqrt{11} cm
  • b)2102\sqrt{10} cm
  • c)333\sqrt{3} cm
  • d)19\sqrt{19} cm
  • e)11\sqrt{11} cm
  • f)19\sqrt{19} cm
32.
Je daná kocka ABCDEFGHABCDEFGH, a=4a = 4 cm. Vypočítaj vzdialenosť daného bodu od danej priamky:
  1. a)
    FF a ABAB,
  2. b)
    FF a ACAC,
  3. c)
    FF a ADAD,
  4. d)
    FF a AHAH,
  5. e)
    EE a BHBH,
  6. f)
    AA a FHFH,
  7. g)
    HH a ASCGAS_{CG},
  8. h)
    SADS_{AD} a BGBG,
  9. i)
    BB a SAHSFHS_{AH}S_{FH}.
  • a)44 cm
  • b)262\sqrt{6} cm
  • c)424\sqrt{2} cm
  • d)262\sqrt{6} cm
  • e)463\frac{4\sqrt{6}}{3} cm
  • f)262\sqrt{6} cm
  • g)44 cm
  • h)323\sqrt{2} cm
  • i)22\sqrt{22} cm
33.
Je daný pravidelný štvorboký ihlan ABCDVABCDV, ∣AB∣=4|AB| = 4 cm, v=6v = 6 cm. Vypočítaj vzdialenosť daného bodu od danej priamky:
  1. a)
    VV a BCBC,
  2. b)
    AA a CVCV,
  3. c)
    SCVS_{CV} a AVAV,
  4. d)
    SCVS_{CV} a BDBD,
  5. e)
    BB a SAVSDVS_{AV}S_{DV},
  6. f)
    AA a SCVSDVS_{CV}S_{DV}.
  • a)2102\sqrt{10} cm
  • b)122211\frac{12\sqrt{22}}{11} cm
  • c)62211\frac{6\sqrt{22}}{11} cm
  • d)11\sqrt{11} cm
  • e)323\sqrt{2} cm
  • f)323\sqrt{2} cm
34.
Je daná kocka ABCDEFGHABCDEFGH, a=4a = 4 cm. Vypočítaj vzdialenosť rovnobežných priamok:
  1. a)
    AEAE a CGCG,
  2. b)
    SABSBCS_{AB}S_{BC} a SEHSGHS_{EH}S_{GH},
  3. c)
    ASBGAS_{BG} a SAESFGS_{AE}S_{FG}.
  • a)424\sqrt{2} cm
  • b)262\sqrt{6} cm
  • c)303\frac{\sqrt{30}}{3} cm
35.
Je daný pravidelný štvorboký ihlan ABCDVABCDV, ∣AB∣=4|AB| = 4 cm, v=6v = 6 cm. Dokáž, že dané priamky sú rovnobežné, a vypočítaj ich vzdialenosť:
  1. a)
    ABAB a SCVSDVS_{CV}S_{DV},
  2. b)
    AVAV a SABSBVS_{AB}S_{BV},
  3. c)
    CVCV a SACSAVS_{AC}S_{AV}.
  • a)323\sqrt{2} cm
  • b)211011\frac{2\sqrt{110}}{11} cm
  • c)62211\frac{6\sqrt{22}}{11} cm
36.
Je daná kocka ABCDEFGHABCDEFGH, a=4a = 4 cm. Vypočítaj vzdialenosť:
  1. a)
    bodu FF od roviny BEHBEH,
  2. b)
    bodu FF od roviny BEGBEG,
  3. c)
    bodu FF od roviny BCSAEBCS_{AE},
  4. d)
    bodu EE od roviny SEHSEFSABS_{EH}S_{EF}S_{AB},
  5. e)
    bodu SEFS_{EF} od roviny ABGABG,
  6. f)
    bodu SEFS_{EF} od roviny ABSCGABS_{CG}.
  • a)222\sqrt{2} cm
  • b)433\frac{4\sqrt{3}}{3} cm
  • c)855\frac{8\sqrt{5}}{5} cm
  • d)2\sqrt{2} cm
  • e)222\sqrt{2} cm
  • f)855\frac{8\sqrt{5}}{5} cm
37.
Je daný pravidelný štvorboký ihlan ABCDVABCDV, ∣AB∣=4|AB| = 4 cm, v=6v = 6 cm. Vypočítaj vzdialenosť bodu od roviny:
  1. a)
    SAVS_{AV} a ABCABC,
  2. b)
    SAVS_{AV} a BCVBCV,
  3. c)
    AA a SAVSBVSCVS_{AV}S_{BV}S_{CV},
  4. d)
    SBVS_{BV} a BCSAVBCS_{AV}.
  • a)33 cm
  • b)3105\frac{3\sqrt{10}}{5} cm
  • c)33 cm
  • d)2\sqrt{2} cm
38.
Je daný pravidelný šesťboký ihlan ABCDEFVABCDEFV, ∣AB∣=4|AB| = 4 cm, v=6v = 6 cm. Vypočítaj vzdialenosť:
  1. a)
    bodu AA od roviny CFVCFV,
  2. b)
    bodu AA od roviny BCVBCV,
  3. c)
    bodu AA od roviny DEVDEV,
  4. d)
    bodu AA od roviny CDVCDV.
  • a)232\sqrt{3} cm
  • b)33 cm
  • c)66 cm
  • d)66 cm

Hotovo s okruhom?

Okruh máš hotový

Keď teórii rozumieš a úlohy ti idú, označ okruh ako hotový. Plán do maturity sa podľa toho prepočíta.

V pláne sa ti posunie ďalší okruh.