РК1›На чём валятся

На чём валятся

Ловушки задач и формулировок. Ответы проверены вычислением.

Задачи

T1
Задача 438: расстояние между параллельными плоскостями

Ловушка: подставить в ∣D1−D2∣∣n⃗∣\frac{|D_1-D_2|}{|\vec n|} числа −1-1 и 11 из уравнений 2x−4y−2z−1=02x-4y-2z-1=0 и 3x−6y−3z+1=03x-6y-3z+1=0 как есть.
Правильно: сначала привести к одинаковым коэффициентам при x,y,zx,y,z (поделить на 22 и 33), тогда D1=−12D_1=-\frac12, D2=13D_2=\frac13, ответ 5636\frac{5\sqrt6}{36}.

T2
Задача 464.2: формула для скрещивающихся прямых даёт 00\frac00

Ловушка: не проверить взаимное расположение. Направление второй прямой {−1,−2,−3}∥{1,2,3}\{-1,-2,-3\}\parallel\{1,2,3\} — прямые параллельны.
Правильно: расстояние от точки одной прямой до другой: 83/14\sqrt{83/14}.

T3
Задачи 453, 457: нуль в знаменателе канонического уравнения

Ловушка: считать x−10\frac{x-1}0 бессмысленным или «бесконечностью».
Правильно: это условие x−1=0x-1=0; направляющий вектор {0,1,1}\{0,1,1\} вполне законный.

T4
Задача 453: угол прямой и плоскости

Ловушка: посчитать cos⁡\cos угла между s⃗\vec s и n⃗\vec n и выдать его за ответ.
Правильно: sin⁡φ=∣s⃗⋅n⃗∣∣s⃗∣∣n⃗∣\sin\varphi=\frac{|\vec s\cdot\vec n|}{|\vec s||\vec n|} — нормаль перпендикулярна плоскости, поэтому угол дополняет до π2\frac\pi2.

T5
Задача 448: третья плоскость 3x+4y+12=03x+4y+12=0 без zz

Ловушка: прочитать её как 3x+4y+12z=03x+4y+12z=0 и взять ∣n⃗3∣=13|\vec n_3|=13.
Правильно: n⃗3={3,4,0}\vec n_3=\{3,4,0\}, ∣n⃗3∣=5|\vec n_3|=5; ответ (−196,−56,0)\left(-\frac{19}6,-\frac56,0\right), расстояние 16\frac16.

T6
Задачи 445–447: какой из двух биссекторов нужен

Ловушка: взять любой знак в f1∣n⃗1∣=±f2∣n⃗2∣\frac{f_1}{|\vec n_1|}=\pm\frac{f_2}{|\vec n_2|}.
Правильно: точка в остром угле   ⟺  f1f2(n⃗1⋅n⃗2)<0\iff f_1f_2(\vec n_1\cdot\vec n_2)<0. Биссектор острого угла: знак «++», если n⃗1⋅n⃗2<0\vec n_1\cdot\vec n_2<0; «−-», если >0>0. Проверка: угол биссектора с плоскостью равен половине нужного угла.

T7
Задача 434: точки по одну сторону от плоскости

Ловушка: сразу соединить AA и BB и искать пересечение с плоскостью — его нет (или оно не даёт минимума).
Правильно: f(A)=f(B)=83>0f(A)=f(B)=83>0 — одна сторона; отразить AA и соединить A′A' с BB. Ответ (13,4,−9)(13,4,-9).

T8
Задачи 419, 421, 429, 462, 463: прямая задана двумя плоскостями

Ловушка: взять за направляющий вектор нормаль одной из плоскостей.
Правильно: s⃗=n⃗1×n⃗2\vec s=\vec n_1\times\vec n_2; точку найти, задав одну координату (например, z=0z=0).

T9
Задача 424: «перпендикулярны данным»

Ловушка: искать одну плоскость, перпендикулярную обеим данным. Нормаль такой плоскости ⊥n⃗1,n⃗2\perp\vec n_1,\vec n_2, но плоскость из пучка содержит их линию пересечения — такое невозможно.
Правильно: две разные плоскости: одна ⊥Π1\perp\Pi_1, другая ⊥Π2\perp\Pi_2.

T10
Задача 455: двугранный угол октаэдра

Ловушка: ответить углом между нормалями arccos⁡13≈70,5∘\arccos\frac13\approx70{,}5^\circ.
Правильно: внутренний двугранный угол правильного октаэдра тупой: π−arccos⁡13=arccos⁡(−13)≈109,5∘\pi-\arccos\frac13=\arccos(-\frac13)\approx109{,}5^\circ.

T11
Задачи 427, 432: основание перпендикуляра на прямую

Ловушка: брать проекцию на прямую без учёта точки M0M_0: t=P⃗⋅s⃗∣s⃗∣2t=\frac{\vec P\cdot\vec s}{|\vec s|^2}.
Правильно: t∗=M0P→⋅s⃗∣s⃗∣2t^*=\frac{\overrightarrow{M_0P}\cdot\vec s}{|\vec s|^2}, H=M0+t∗s⃗H=M_0+t^*\vec s.

Формулировки

T12
Определение линейной зависимости без слова «нетривиальный»

Тривиальная комбинация равна нулю для любой системы. Обязательно: «существует набор, не все λi\lambda_i которого равны нулю».

T13
Векторное произведение коллинеарных векторов

Определение через три условия работает только для неколлинеарных. Добавь: если a⃗∥b⃗\vec a\parallel\vec b, то a⃗×b⃗=0⃗\vec a\times\vec b=\vec 0.

T14
Параллельность плоскостей

A1A2=B1B2=C1C2\frac{A_1}{A_2}=\frac{B_1}{B_2}=\frac{C_1}{C_2} включает и совпадение; для различных добавь ≠D1D2\ne\frac{D_1}{D_2}.

T15
Базис в пространстве

Не «три вектора», а три некомпланарных вектора (упорядоченных).

T16
Доказательство Б1, случай коллинеарных векторов

Параллелограмм OA′CB′OA'CB' строится только при a⃗∦b⃗\vec a\nparallel\vec b; случай a⃗∥b⃗\vec a\parallel\vec b закрыть критерием для двух векторов.

T17
Доказательство Б2: почему α0≠0\alpha_0\ne0

Без этого шага делить на α0\alpha_0 нельзя. Аргумент: иначе α1e⃗1+α2e⃗2+α3e⃗3=0⃗\alpha_1\vec e_1+\alpha_2\vec e_2+\alpha_3\vec e_3=\vec 0 нетривиально — базис ЛЗ.

T18
Формулы в координатах — только в ОНБ

xaxb+yayb+zazbx_ax_b+y_ay_b+z_az_b, определитель для a⃗×b⃗\vec a\times\vec b и для a⃗b⃗c⃗\vec a\vec b\vec c верны в (правом) ортонормированном базисе. Для векторного и смешанного важно, что базис правый.

T19
«Уравнение прямой через точку и нормаль» с тремя слагаемыми

A(x−x0)+B(y−y0)+C(z−z0)=0A(x-x_0)+B(y-y_0)+C(z-z_0)=0 в пространстве — уравнение плоскости: перпендикулярных прямой векторов бесконечно много, одной нормалью прямая в пространстве не задаётся. Для прямой на плоскости слагаемых два: A(x−x0)+B(y−y0)=0A(x-x_0)+B(y-y_0)=0.

T20
Знак нормирующего множителя

В нормальном уравнении прямой или плоскости p≥0p\ge0 — это расстояние от начала координат. Поэтому знак μ=±1∣n⃗∣\mu=\pm\frac1{|\vec n|} берут противоположным знаку свободного члена (CC для прямой, DD для плоскости). Пример: 3x−4y+15=03x-4y+15=0, μ=−15\mu=-\frac15, p=3p=3.

T21
Деление отрезка: какой коэффициент у какой точки

Если ∣M1M∣:∣MM2∣=p:q|M_1M|:|MM_2|=p:q, то M=qM1+pM2p+qM=\frac{q M_1+p M_2}{p+q}: у M1M_1 стоит qq, у M2M_2 — pp (точка ближе к тому концу, у которого коэффициент больше). Проверка: при p=0p=0 получаем M=M1M=M_1.