Vectoren, vraagstuk 14

Gegeven de vectoren:
Vergelijking
Vergelijking
Vergelijking
Vergelijking
De lijnen k en m hebben respectievelijk parametervoorstellingen:
Vergelijking
Vergelijking
  1. Laat zien dat de twee lijnen elkaar niet snijden.
  2. Bepaal parametervoorstellingen van twee onderling evenwijdige vlakken V en W, zo dat k Symbool V en m Symbool W.
  3. Bereken de (loodrechte) afstand tussen V en W (dat is de kortste afstand tussen k en m).
Grafiek
De lijnen k en m
  1. Laat zien dat de twee lijnen elkaar niet snijden.

    Het snijpunt van de twee lijnen k en m vinden we door ze aan elkaar gelijk te stellen:
    Vergelijking
    Door dit uit te schrijven in componenten krijgen we:
    Vergelijking
    Vergelijking
    Vergelijking
    De waarde voor α die volgt uit de vergelijking voor z vullen we in in de vergelijkingen voor x en y:
    Vergelijking
    Vergelijking
    Hier volgen twee verschillende waarden voor β uit, dus er is geen snijpunt.
  2. Bepaal parametervoorstellingen van twee onderling evenwijdige vlakken V en W, zo dat k Symbool V en m Symbool W.

    Door de richtingsvector van de ene lijn toe te voegen aan de andere lijn, en vice versa, ontstaan twee vlakken die evenwijdig lopen (want ze hebben dezelfde richtingsvectoren) en die ieder voor zich de lijn k of m bevatten (door γ respectievelijk δ nul te stellen):
    Vergelijking
    Vergelijking
  3. Bereken de (loodrechte) afstand tussen V en W (dat is de kortste afstand tussen k en m).

    Het uitwendig product van de richtingsvectoren p en q is een normaalvector van beide vlakken (want ze lopen evenwijdig):
    Vergelijking
    Laten we voor het gemak nemen n = (1, 1, −1), het gaat immers om de richting en niet om de grootte.

    De projectie van de steunvector a op n is an. Dit is | an | maal een ‘eenheidsstukje’ van n, dus:
    Vergelijking
    We rekenen nu eerst het inwendig product an uit:
    Vergelijking
    En vervolgens | n |2:
    Vergelijking
    Daarmee wordt de projectie:
    Vergelijking
    Voor de projectie van de steunvector van b op n rekenen we nu het inwendig product bn uit:
    Vergelijking
    Daarmee wordt de projectie:
    Vergelijking
    De afstand tussen beide vlakken is de absolute waarde van het verschil van de projecties:
    Vergelijking