Найдите точку, расстояние от которой до плоскости ху равно 2 и равноудалённую от точек А (1; 0; 0), В (0; 1; 0) и С (0; 0; 1).
от

1 Ответ

Дано:
Точки:  
A (1; 0; 0)  
B (0; 1; 0)  
C (0; 0; 1)  
Плоскость: xy = 0 (плоскость, где z = 0)  
Расстояние до плоскости: 2

Найти:
Точку P (x, y, z), равноудалённую от точек A, B и C, и находящуюся на расстоянии 2 от плоскости xy.

Решение:

1. Определим координаты точки P. Поскольку расстояние от точки до плоскости z = 0 равно 2, то z может быть равным 2 или -2. Мы рассмотрим оба случая.

2. Рассмотрим случай z = 2:

Точка P имеет вид (x, y, 2). Найдем расстояния от P до каждой из точек A, B и C:

Расстояние PA:

d_PA = sqrt((x - 1)^2 + (y - 0)^2 + (2 - 0)^2)  
      = sqrt((x - 1)^2 + y^2 + 4)

Расстояние PB:

d_PB = sqrt((x - 0)^2 + (y - 1)^2 + (2 - 0)^2)  
      = sqrt(x^2 + (y - 1)^2 + 4)

Расстояние PC:

d_PC = sqrt((x - 0)^2 + (y - 0)^2 + (2 - 1)^2)  
      = sqrt(x^2 + y^2 + 1)

3. Поскольку d_PA = d_PB = d_PC, приравняем d_PA и d_PB:

sqrt((x - 1)^2 + y^2 + 4) = sqrt(x^2 + (y - 1)^2 + 4)

Квадратим обе стороны:

(x - 1)^2 + y^2 + 4 = x^2 + (y - 1)^2 + 4

Сокращаем 4:

(x - 1)^2 + y^2 = x^2 + (y - 1)^2

Раскрываем скобки:

x^2 - 2x + 1 + y^2 = x^2 + y^2 - 2y + 1

Сокращаем x^2 и y^2:

-2x = -2y

x = y

Теперь подставим x = y в уравнение PA и PC:

d_PA = sqrt((x - 1)^2 + x^2 + 4)  
d_PC = sqrt(x^2 + x^2 + 1)  

Приравняем d_PA и d_PC:

sqrt((x - 1)^2 + x^2 + 4) = sqrt(2x^2 + 1)

Квадратим обе стороны:

(x - 1)^2 + x^2 + 4 = 2x^2 + 1

Раскрываем:

x^2 - 2x + 1 + x^2 + 4 = 2x^2 + 1

Сокращаем:

-2x + 5 = 1

Переносим:

-2x = -4

x = 2

4. Теперь мы знаем, что x = y = 2 и z = 2. Таким образом, первая точка P будет (2; 2; 2).

Теперь рассмотрим случай z = -2:

Так же, как и ранее, точка P будет записываться как (x, y, -2). Повторим аналогичные шаги для нахождения значений x и y.

Расстояния будут:

d_PA = sqrt((x - 1)^2 + y^2 + 4)  
d_PB = sqrt(x^2 + (y - 1)^2 + 4)  
d_PC = sqrt(x^2 + y^2 + 1)

Аналогично приравнивая d_PA и d_PB, а затем d_PA и d_PC, получаем:

x = y

Подставляем x = y:

sqrt((x - 1)^2 + x^2 + 4) = sqrt(2x^2 + 1)

Здесь также получаем, что x = 2, но так как z = -2, координаты точки P будут (2; 2; -2).

Ответ:
Точки, равноудалённые от A, B и C, на расстоянии 2 от плоскости xy: P1 (2; 2; 2) и P2 (2; 2; -2).
от