Postavljač teme se i dalje ne javlja, ali šteta je ovako lep zadatak ostaviti bez odgovora. Evo, najpre ćemo preći na parametarski oblik. Postavljenim zadatkom date su prave u kanonskom ili kanoničkom obliku. Na parametarski oblik se, kao što je već napomenuto, prelazi sa:
[dispmath]p:\;\frac{x-3}{2}=\frac{y+1}{0}=\frac{z-2}{1}=t\\
q:\;\frac{x-1}{1}=\frac{y-2}{1}=\frac{z+5}{0}=s\\
p:\,x=2t+3;\;y=-1;\;z=t+2\qquad\qquad q:\,x=s+1;\;y=s+2;\;z=-5[/dispmath]
Izjednanačavanjem koordinata [inlmath]x[/inlmath], [inlmath]y[/inlmath] i [inlmath]z[/inlmath] za ove dve prave dobija se sistem od tri jednačine sa dve nepoznate (a to su parametri [inlmath]t[/inlmath] i [inlmath]s[/inlmath]):
[dispmath]2t+3=s+1\\
-1=s+2\\
t+2=-5[/dispmath]
Važiće:
- Ako sistem ima jedinstveno rešenje prave se seku. Koordinate presečne tačke lako se određuju kada se dobijene vrednosti za [inlmath]t[/inlmath] i [inlmath]s[/inlmath] uvrste u bilo koju pravu izraženu u parametarskom obliku.
- Ako je sistem nesaglasan (nemoguć, nema rešenje) prave su ili mimoilazne (ne pripadaju istoj ravni) ili su paralelne. Mimoilazne su ako im vektori nisu kolinearni, a paralelne ako su im vektori kolinearni.
- Ako sistem ima beskonačno mnogo rešenja, prave se poklapaju. Ovo bi se zaključilo ako bi se sve tri jednačine sistema svele na jednu.
Razmotrimo još i ispitivanje kolinearnosti. Vektor prave zadate u kanonskom obliku [inlmath]\vec p=\left<p_x,p_y,p_z\right>[/inlmath] se lako uočava:
[dispmath]p:\;\frac{x-x_0}{p_x}=\frac{y-y_0}{p_y}=\frac{z-z_0}{p_z}[/dispmath]
Dva vektora [inlmath]\vec p=\left<p_x,p_y,p_z\right>[/inlmath] i [inlmath]\vec q=\left<q_x,q_y,q_z\right>[/inlmath] su kolinearna ako su ispunjeni uslovi: [inlmath]p_x=kq_x;\quad p_y=kq_y;\quad p_z=kq_z[/inlmath]
Ovde je [inlmath]k[/inlmath] proizvoljna konstanta. Na primer, vektori [inlmath]\vec a=\left<3,-2,4\right>[/inlmath] i [inlmath]\vec b=\left<15,-10,20\right>[/inlmath] su kolinearni.
U zadatku je očigledno da je sistem:
[dispmath]2t+3=s+1\\
-1=s+2\\
t+2=-5[/dispmath]
nesaglasan, jer se iz druge i treće jednačine lako dobijaju [inlmath]s[/inlmath] i [inlmath]t[/inlmath] koji ne zadovoljavaju prvu jednačinu. Ako se još pogleda kanonski oblik:
[dispmath]p:\;\frac{x-3}{2}=\frac{y+1}{0}=\frac{z-2}{1}\\
q:\;\frac{x-1}{1}=\frac{y-2}{1}=\frac{z+5}{0}[/dispmath]
zaključujemo da vektori ovih pravih nisu kolinearni, što uz već konstatovanu nesaglasnost prethodnog sistema jednačina dovodi do zaključka da su prave mimoilazne.

- Mimoilazne prave i zajednička normala
- 1.png (15.01 KiB) Pogledano 1601 puta
Navodim (bez dokaza) jednu izuzetno važnu teoremu za mimoilazne prave:
Dve mimoilazne prave [inlmath]p[/inlmath] i [inlmath]q[/inlmath] imaju jedinstvenu zajedničku normalu (pravu [inlmath]n[/inlmath]) koja seče prave [inlmath]p[/inlmath] i [inlmath]q[/inlmath] i na njih je upravna.Uslov normalnosti (upravnosti) dve prave je da je skalarni proizvod njihovih vektora jednak nuli.
Sve ovo dosad je u suštini bila teorijska priprema za ovaj zadatak. Jeste da traje, ali se pri tome dosta toga može naučiti.
Postavimo sada vektor ove zajedničke normale u
parametarskom obliku. To znači da smo time zapravo opisali
mnogo vektora između ove dve zadate prave, ali će samo onaj koji zadovolji
oba uslova normalnosti biti „pravi“ vektor normale:
[dispmath](1)\;\vec n\cdot\vec p=0\qquad(2)\;\vec n\cdot\vec q=0\\
(1)\;n_xp_x+n_yp_y+n_zp_z=0\qquad(2)\;n_xq_x+n_yq_y+n_zq_z=0[/dispmath]
Vektor [inlmath]\vec n=\left<n_x,n_y,n_z\right>[/inlmath] u
parametarskom obliku dobijamo iz:
[dispmath]\vec n=\left<x_2-x_1,\;y_2-y_1,\;z_2-z_1\right>[/dispmath]
gde su prema već prikazanim parametarskim oblicima pravih:
[dispmath]p:\,x_1=2t+3;\;y_1=-1;\;z_1=t+2\qquad\qquad q:\,x_2=s+1;\;y_2=s+2;\;z_2=-5[/dispmath]
Sada je vektor normale u parametarskom obliku:
[dispmath]\vec n=\left<s+1-2t-3,\;s+2+1,\;-5-t-2\right>[/dispmath][dispmath]\vec n=\left<s-2t-2,\;s+3,\;-t-7\right>[/dispmath]
Iz zadatog kanonskog oblika pravih:
[dispmath]p:\;\frac{x-3}{2}=\frac{y+1}{0}=\frac{z-2}{1}\\
q:\;\frac{x-1}{1}=\frac{y-2}{1}=\frac{z+5}{0}[/dispmath]
vidi se da su vektori ove dve prave:
[dispmath]\vec p=\left<2,0,1\right>\qquad\quad\vec q=\left<1,1,0\right>[/dispmath]
Sada ovo zamenjujemo u dva navedena uslova normalnosti:
[dispmath](1)\;\vec n\cdot\vec p=0\qquad(2)\;\vec n\cdot\vec q=0\\
(1)\;n_xp_x+n_yp_y+n_zp_z=0\qquad(2)\;n_xq_x+n_yq_y+n_zq_z=0\\
(1)\;(s-2t-2)\cdot2+(s+3)\cdot0+(-t-7)\cdot1=0\qquad(2)\;(s-2t-2)\cdot1+(s+3)\cdot1+(-t-7)\cdot0=0[/dispmath]
Dobija se sistem od dve jednačine sa dve nepoznate:
[dispmath](1)\;2s-5t=11\\
(2)\;2s-2t=-1[/dispmath]
čije je rešenje:
[dispmath]t=-4\qquad s=-\frac{9}{2}[/dispmath]
Pošto je vektor normale dat sa: [inlmath]\vec n=\left<s-2t-2,\;s+3,\;-t-7\right>[/inlmath] dobijamo konačno:
[dispmath]\vec n=\left<\frac{3}{2},-\frac{3}{2},-3\right>[/dispmath]
rezultat se može i proveriti: [inlmath]\quad\vec n\cdot\vec p=\frac{3}{2}\cdot2-\frac{3}{2}\cdot0-3\cdot1=0\qquad\quad\vec n\cdot\vec q=\frac{3}{2}\cdot1-\frac{3}{2}\cdot1-3\cdot0=0[/inlmath]
Sada se lako nalaze i tačke u kojima normala seče prave [inlmath]p[/inlmath] i [inlmath]q[/inlmath], ponovo iz parametarskog oblika. Obeležimo te tačke sa [inlmath]M[/inlmath] i [inlmath]N[/inlmath]:
[dispmath]M:\,x_M=2t+3=-5;\quad y_M=-1;\quad z_M=t+2=-2\qquad\quad N:\,x_N=s+1=-\frac{7}{2};\quad y_N=s+2=-\frac{5}{2};\quad z_N=-5[/dispmath]
Tražena jednačina normale se, prema tome, može izraziti u dva oblika:
[dispmath]n_1:\;\frac{x+5}{\frac{3}{2}}=\frac{y+1}{-\frac{3}{2}}=\frac{z+2}{-3}\\
n_2:\;\frac{x+\frac{7}{2}}{\frac{3}{2}}=\frac{y+\frac{5}{2}}{-\frac{3}{2}}=\frac{z+5}{-3}[/dispmath]
Ako je rezultat tačan, ove dve prave bi trebalo da se poklapaju. Ne postoje
dve jednačine normale, to se vidi i iz date teoreme o mimoilaznim pravama. Proverićemo i to, parametrizujući ova dva oblika jednačine normale:
[dispmath]n_1:\;\frac{x+5}{\frac{3}{2}}=\frac{y+1}{-\frac{3}{2}}=\frac{z+2}{-3}=t_1\\
n_2:\;\frac{x+\frac{7}{2}}{\frac{3}{2}}=\frac{y+\frac{5}{2}}{-\frac{3}{2}}=\frac{z+5}{-3}=s_1[/dispmath]
Ponovo, kao što je pokazano, dobijamo sistem od tri jednačine sa dve nepoznate:
[dispmath]\frac{3}{2}t_1-5=\frac{3}{2}s_1-\frac{7}{2}\\
-\frac{3}{2}t_1-1=-\frac{3}{2}s_1-\frac{5}{2}\\
-3t_1-2=-3s_1-5[/dispmath]
Množenjem prve jednačine sa [inlmath]\frac{2}{3}[/inlmath], druge sa [inlmath]-\frac{2}{3}[/inlmath] i treće sa [inlmath]-\frac{1}{3}[/inlmath] uz sređivanje dobija se:
[dispmath]t_1-s_1=1\\
t_1-s_1=1\\
t_1-s_1=1[/dispmath]
Ovo znači da sistem ima beskonačno mnogo rešenja, što znači da se [inlmath]n_1[/inlmath] i [inlmath]n_2[/inlmath] poklapaju, to jest dobili smo samo jednu traženu normalu, kao što i mora biti.