1. Vypočítejte vzdálenost bodu \( A[3; -2] \) od přímky \( p: 4x – 3y + 12 = 0 \).
Řešení příkladu:
Vzdálenost bodu \( A[x_0; y_0] \) od přímky \( ax + by + c = 0 \) se vypočítá podle vzorce:
\[
d = \frac{|ax_0 + by_0 + c|}{\sqrt{a^2 + b^2}}
\]
Dosadíme: \( a = 4 \), \( b = -3 \), \( c = 12 \), \( x_0 = 3 \), \( y_0 = -2 \)
\[
d = \frac{|4 \cdot 3 + (-3) \cdot (-2) + 12|}{\sqrt{4^2 + (-3)^2}} = \frac{|12 + 6 + 12|}{\sqrt{16 + 9}} = \frac{30}{\sqrt{25}} = \frac{30}{5} = 6
\]
\(\Rightarrow\) Vzdálenost bodu od přímky je \( 6 \) jednotek.
2. Určete vzdálenost bodu \( B[-1; 4] \) od přímky \( q: -2x + 5y – 10 = 0 \).
Řešení příkladu:
Použijeme opět vzorec:
\[
d = \frac{|-2 \cdot (-1) + 5 \cdot 4 – 10|}{\sqrt{(-2)^2 + 5^2}} = \frac{|2 + 20 – 10|}{\sqrt{4 + 25}} = \frac{12}{\sqrt{29}}
\]
Výsledek můžeme ponechat ve tvaru odmocniny:
\(\Rightarrow\) Vzdálenost bodu od přímky je \( \frac{12}{\sqrt{29}} \) jednotek.
3. Vypočítejte vzdálenost bodu \( C[0; 0] \) od přímky \( r: x + y – 5 = 0 \).
Řešení příkladu:
Dosadíme do vzorce:
\[
d = \frac{|0 + 0 – 5|}{\sqrt{1^2 + 1^2}} = \frac{5}{\sqrt{2}}
\Rightarrow d = \frac{5\sqrt{2}}{2}
\]
\(\Rightarrow\) Vzdálenost bodu od přímky je \( \frac{5\sqrt{2}}{2} \) jednotek.
4. Najděte vzdálenost bodu \( D[7; 1] \) od přímky \( s: 3x – 4y = 8 \).
Řešení příkladu:
Nejprve upravíme přímku do tvaru \( 3x – 4y – 8 = 0 \).
Dosadíme do vzorce:
\[
d = \frac{|3 \cdot 7 – 4 \cdot 1 – 8|}{\sqrt{9 + 16}} = \frac{|21 – 4 – 8|}{\sqrt{25}} = \frac{9}{5}
\]
\(\Rightarrow\) Vzdálenost je \( \frac{9}{5} \) jednotek.
5. Vzdálenost bodu \( E[2; -3] \) od přímky \( t: -x + 2y + 6 = 0 \).
Řešení příkladu:
Dosadíme: \( a = -1 \), \( b = 2 \), \( c = 6 \), \( x_0 = 2 \), \( y_0 = -3 \)
\[
d = \frac{|-1 \cdot 2 + 2 \cdot (-3) + 6|}{\sqrt{1 + 4}} = \frac{|-2 -6 + 6|}{\sqrt{5}} = \frac{|-2|}{\sqrt{5}} = \frac{2}{\sqrt{5}}
\]
\(\Rightarrow d = \frac{2\sqrt{5}}{5} \)
6. Spočítejte vzdálenost bodu \( F[-5; 5] \) od přímky \( u: 6x + 8y = 24 \).
Řešení příkladu:
Nejprve upravíme přímku na tvar \( 6x + 8y – 24 = 0 \).
\[
d = \frac{|6 \cdot (-5) + 8 \cdot 5 – 24|}{\sqrt{36 + 64}} = \frac{|-30 + 40 – 24|}{\sqrt{100}} = \frac{-14}{10} = 1.4
\]
Absolutní hodnota: \( \Rightarrow d = \frac{14}{10} = \frac{7}{5} \)
7. Určete vzdálenost bodu \( G[1; 2] \) od přímky \( v: 2x – 5y + 3 = 0 \).
Řešení příkladu:
Dosadíme do vzorce:
\[
d = \frac{|2 \cdot 1 – 5 \cdot 2 + 3|}{\sqrt{4 + 25}} = \frac{|2 – 10 + 3|}{\sqrt{29}} = \frac{|-5|}{\sqrt{29}} = \frac{5}{\sqrt{29}}
\]
8. Vypočítejte vzdálenost bodu \( H[10; -1] \) od přímky \( w: x + 2y = 6 \).
61. Určete vzdálenost bodu, který vznikne průsečíkem přímek \( p: 2x – y – 3 = 0 \) a \( q: x + y – 1 = 0 \), od přímky \( r: 3x + 4y – 5 = 0 \).
Řešení příkladu:
Nejprve najdeme průsečík přímek \( p \) a \( q \).
Máme soustavu:
\[
\begin{cases}
2x – y – 3 = 0 \\[6pt]
x + y – 1 = 0
\end{cases}
\Rightarrow
\begin{cases}
2x – y = 3 \\[6pt]
x + y = 1
\end{cases}
\]
Sečteme obě rovnice:
\[
(2x – y) + (x + y) = 3 + 1 \Rightarrow 3x = 4 \Rightarrow x = \frac{4}{3}
\]
Dosadíme do druhé rovnice:
\[
\frac{4}{3} + y = 1 \Rightarrow y = 1 – \frac{4}{3} = -\frac{1}{3}
\]
Průsečík je bod \( P\left(\frac{4}{3}, -\frac{1}{3}\right) \).
Vypočítáme vzdálenost bodu \( P \) od přímky \( r: 3x + 4y – 5 = 0 \):
Čitatel:
\[
|3 \cdot \frac{4}{3} + 4 \cdot \left(-\frac{1}{3}\right) – 5| = |4 – \frac{4}{3} – 5| = \left|4 – 1.\overline{3} – 5\right| = |-2.\overline{3}| = \frac{7}{3}
\]
Jmenovatel:
\[
\sqrt{3^2 + 4^2} = \sqrt{9 + 16} = 5
\]
Vzdálenost:
\[
d = \frac{7/3}{5} = \frac{7}{15} \approx 0.4667
\]
62. Najděte vzdálenost bodu, který je průsečíkem paraboly \( y = x^2 – 2 \) a přímky \( y = 2x – 1 \), od přímky \( s: x + y + 1 = 0 \).
Řešení příkladu:
Najdeme průsečík paraboly a přímky:
\[
x^2 – 2 = 2x – 1 \Rightarrow x^2 – 2x – 1 = 0
\]
Vyřešíme kvadratickou rovnici:
\[
x = \frac{2 \pm \sqrt{4 + 4}}{2} = \frac{2 \pm \sqrt{8}}{2} = 1 \pm \sqrt{2}
\]
Pro první kořen:
\[
y = 2(1 + \sqrt{2}) – 1 = 2 + 2\sqrt{2} – 1 = 1 + 2\sqrt{2}
\]
Bod \( P_1 = \left(1 + \sqrt{2}, 1 + 2\sqrt{2}\right) \).
Pro druhý kořen:
\[
y = 2(1 – \sqrt{2}) – 1 = 2 – 2\sqrt{2} – 1 = 1 – 2\sqrt{2}
\]
Bod \( P_2 = \left(1 – \sqrt{2}, 1 – 2\sqrt{2}\right) \).
Spočítáme vzdálenost obou bodů od přímky \( s: x + y + 1 = 0 \).
Koeficienty: \( a=1, b=1, c=1 \).
Vzdálenost bodu \( P_1 \):
\[
d_1 = \frac{|(1)(1 + \sqrt{2}) + (1)(1 + 2\sqrt{2}) + 1|}{\sqrt{1^2 + 1^2}} = \frac{|1 + \sqrt{2} + 1 + 2\sqrt{2} + 1|}{\sqrt{2}} = \frac{|3 + 3\sqrt{2}|}{\sqrt{2}}
\]
Upraveno:
\[
d_1 = \frac{3 + 3\sqrt{2}}{\sqrt{2}} = \frac{3(1 + \sqrt{2})}{\sqrt{2}} = 3 \left(\frac{1}{\sqrt{2}} + \frac{\sqrt{2}}{\sqrt{2}}\right) = 3 \left(\frac{1}{\sqrt{2}} + 1\right) = 3 \left(1 + \frac{1}{\sqrt{2}}\right)
\]
Přibližně:
\[
d_1 \approx 3 \times (1 + 0.707) = 3 \times 1.707 = 5.121
\]
Vzdálenost bodu \( P_2 \):
\[
d_2 = \frac{|(1)(1 – \sqrt{2}) + (1)(1 – 2\sqrt{2}) + 1|}{\sqrt{2}} = \frac{|1 – \sqrt{2} + 1 – 2\sqrt{2} + 1|}{\sqrt{2}} = \frac{|3 – 3\sqrt{2}|}{\sqrt{2}}
\]
Upraveno:
\[
d_2 = \frac{3(1 – \sqrt{2})}{\sqrt{2}} = 3 \left(\frac{1}{\sqrt{2}} – 1\right)
\]
Přibližně:
\[
d_2 \approx 3 \times (0.707 – 1) = 3 \times (-0.293) = |-0.879| = 0.879
\]
Správný výsledek je vždy kladný.
Závěr:
Bod \( P_1 \) je vzdálen přibližně 5.121, bod \( P_2 \) přibližně 0.879 od přímky \( s \).
63. Vypočítejte vzdálenost průsečíku přímek \( p: y = 3x + 2 \) a \( q: y = -x + 6 \) od přímky \( r: 4x – 3y + 12 = 0 \).
Řešení příkladu:
Najdeme průsečík přímek \( p \) a \( q \):
\[
3x + 2 = -x + 6 \Rightarrow 3x + x = 6 – 2 \Rightarrow 4x = 4 \Rightarrow x = 1
\]
Dosadíme do \( p \):
\[
y = 3 \cdot 1 + 2 = 5
\]
Průsečík je \( P(1, 5) \).
Koeficienty přímky \( r \): \( a=4 \), \( b=-3 \), \( c=12 \).
Vzdálenost:
\[
d = \frac{|4 \cdot 1 – 3 \cdot 5 + 12|}{\sqrt{4^2 + (-3)^2}} = \frac{|4 – 15 + 12|}{\sqrt{16 + 9}} = \frac{|1|}{5} = 0.2
\]
64. Určete vzdálenost průsečíku paraboly \( y = x^2 \) a přímky \( y = 2x – 3 \) od přímky \( s: 5x + 12y – 7 = 0 \).
Řešení příkladu:
Najdeme průsečík paraboly a přímky:
\[
x^2 = 2x – 3 \Rightarrow x^2 – 2x + 3 = 0
\]
Diskriminant:
\[
D = (-2)^2 – 4 \cdot 1 \cdot 3 = 4 – 12 = -8 < 0
\]
Rovnice nemá reálné řešení, tedy parabola a přímka se v reálných bodech neprotínají.
Zkontrolujeme zadané zadání:
Parabola a přímka se protínají v komplexních bodech, takže vzdálenost v reálu není definována.
Pokud bychom však požadovali vzdálenost od přímky k bodům přímky a paraboly nejblíže sobě, museli bychom použít jiný postup (např. hledání minima vzdálenosti).
V tomto zadání tedy bod průsečíku v reálu neexistuje a nelze vypočítat vzdálenost.
65. Najděte vzdálenost průsečíku přímek \( p: 4x + y – 1 = 0 \) a \( q: x – 2y + 3 = 0 \) od přímky \( r: 7x – 24y + 10 = 0 \).
Řešení příkladu:
Najdeme průsečík přímek \( p \) a \( q \):
Systém rovnic:
\[
\begin{cases}
4x + y = 1 \\[6pt]
x – 2y = -3
\end{cases}
\]
Z první rovnice vyjádříme \( y \):
\[
y = 1 – 4x
\]
Dosadíme do druhé rovnice:
\[
x – 2(1 – 4x) = -3 \Rightarrow x – 2 + 8x = -3 \Rightarrow 9x – 2 = -3 \Rightarrow 9x = -1 \Rightarrow x = -\frac{1}{9}
\]
Dosadíme zpět do \( y \):
\[
y = 1 – 4 \cdot \left(-\frac{1}{9}\right) = 1 + \frac{4}{9} = \frac{13}{9}
\]
Průsečík je \( P\left(-\frac{1}{9}, \frac{13}{9}\right) \).
Koeficienty přímky \( r \): \( a=7 \), \( b=-24 \), \( c=10 \).
Vzdálenost:
\[
d = \frac{|7 \cdot \left(-\frac{1}{9}\right) – 24 \cdot \frac{13}{9} + 10|}{\sqrt{7^2 + (-24)^2}} = \frac{\left|-\frac{7}{9} – \frac{312}{9} + 10\right|}{\sqrt{49 + 576}} = \frac{\left|-\frac{319}{9} + 10\right|}{25}
\]
Převedeme 10 na zlomek se jmenovatelem 9:
\[
10 = \frac{90}{9}
\]
Dosadíme:
\[
\left|-\frac{319}{9} + \frac{90}{9}\right| = \left|-\frac{229}{9}\right| = \frac{229}{9}
\]
Vzdálenost:
\[
d = \frac{229/9}{25} = \frac{229}{225} \approx 1.018
\]
66. Najděte vzdálenost bodu průsečíku přímek \( p: 5x – 2y + 1 = 0 \) a \( q: 3x + y – 4 = 0 \) od přímky \( r: 2x + 5y – 7 = 0 \).
80. Určete vzdálenost průsečíku přímek \( p: x – y + 2 = 0 \) a \( q: 2x + 3y – 5 = 0 \) od přímky \( r: 6x – 8y + 9 = 0 \).
Řešení:
Systém:
\[
\begin{cases}
x – y = -2 \\[6pt]
2x + 3y = 5
\end{cases}
\]
Vyjádříme \( x \) z první rovnice:
\[
x = y – 2
\]
Dosadíme do druhé:
\[
2(y – 2) + 3y = 5 \Rightarrow 2y – 4 + 3y = 5 \Rightarrow 5y = 9 \Rightarrow y = \frac{9}{5}
\]
Dosadíme zpět:
\[
x = \frac{9}{5} – 2 = \frac{9}{5} – \frac{10}{5} = -\frac{1}{5}
\]
Průsečík \( P\left(-\frac{1}{5}, \frac{9}{5}\right) \).
Vzdálenost od přímky \( r: 6x – 8y + 9 = 0 \):
\[
d = \frac{\left|6 \cdot \left(-\frac{1}{5}\right) – 8 \cdot \frac{9}{5} + 9\right|}{\sqrt{6^2 + (-8)^2}} = \frac{\left|-\frac{6}{5} – \frac{72}{5} + 9\right|}{10} = \frac{\left|-\frac{78}{5} + 9\right|}{10}
\]
\[
9 = \frac{45}{5} \Rightarrow \left|-\frac{78}{5} + \frac{45}{5}\right| = \frac{33}{5}
\]
Výsledná vzdálenost:
\[
d = \frac{33/5}{10} = \frac{33}{50} = 0.66
\]
81. Najděte průsečík přímek \( p: 2x – y + 1 = 0 \) a \( q: x + 3y – 7 = 0 \) a určete vzdálenost tohoto průsečíku od přímky \( r: x – 2y + 4 = 0 \).
Řešení:
Systém rovnic:
\[
\begin{cases}
2x – y = -1 \\[6pt]
x + 3y = 7
\end{cases}
\]
Vyjádříme \( y \) z první rovnice:
\[
y = 2x + 1
\]
Dosadíme do druhé:
\[
x + 3(2x + 1) = 7 \Rightarrow x + 6x + 3 = 7 \Rightarrow 7x = 4 \Rightarrow x = \frac{4}{7}
\]
Dosadíme zpět:
\[
y = 2 \cdot \frac{4}{7} + 1 = \frac{8}{7} + 1 = \frac{15}{7}
\]
Průsečík \( P\left(\frac{4}{7}, \frac{15}{7}\right) \).
Vzdálenost od přímky \( r: x – 2y + 4 = 0 \):
\[
d = \frac{\left| \frac{4}{7} – 2 \cdot \frac{15}{7} + 4 \right|}{\sqrt{1^2 + (-2)^2}} = \frac{\left| \frac{4}{7} – \frac{30}{7} + 4 \right|}{\sqrt{5}} = \frac{\left| -\frac{26}{7} + 4 \right|}{\sqrt{5}}
\]
\[
4 = \frac{28}{7} \Rightarrow \left| -\frac{26}{7} + \frac{28}{7} \right| = \frac{2}{7}
\]
Výsledná vzdálenost:
\[
d = \frac{2/7}{\sqrt{5}} = \frac{2}{7 \sqrt{5}} \approx 0.128
\]
82. Určete průsečík přímky \( p: y = 2x + 1 \) a paraboly \( q: y = x^2 – 3 \), pak spočítejte vzdálenost tohoto průsečíku od přímky \( r: x + y – 5 = 0 \).
90. Vypočítejte vzdálenost bodu \( E(-2, 3) \) od přímky \( t: x + y – 1 = 0 \).
Řešení:
Dosadíme do vzorce:
\[
d = \frac{|-2 + 3 – 1|}{\sqrt{1^2 + 1^2}} = \frac{|0|}{\sqrt{2}} = 0
\]
Vzdálenost je tedy 0, což znamená, že bod leží přímo na přímce.
91. Určete vzdálenost bodu \( A \), který vznikne průnikem přímek \( p: 3x – y + 4 = 0 \) a \( q: x + 2y – 5 = 0 \), od přímky \( r: 2x + y – 3 = 0 \).
Řešení:
Nejprve najdeme průsečík přímek \( p \) a \( q \):
\[
p: 3x – y + 4 = 0 \Rightarrow y = 3x + 4
\]
Dosadíme do \( q \):
\[
x + 2(3x + 4) – 5 = 0 \Rightarrow x + 6x + 8 – 5 = 0 \Rightarrow 7x + 3 = 0 \Rightarrow x = -\frac{3}{7}
\]
\[
y = 3 \cdot \left(-\frac{3}{7}\right) + 4 = -\frac{9}{7} + \frac{28}{7} = \frac{19}{7}
\]
Bod \( A = \left(-\frac{3}{7}, \frac{19}{7}\right) \).
Nyní spočítáme vzdálenost bodu \( A \) od přímky \( r: 2x + y – 3 = 0 \):
\[
d = \frac{|2 \cdot (-\frac{3}{7}) + \frac{19}{7} – 3|}{\sqrt{2^2 + 1^2}} = \frac{\left|-\frac{6}{7} + \frac{19}{7} – 3\right|}{\sqrt{5}} = \frac{\left|\frac{13}{7} – 3\right|}{\sqrt{5}} = \frac{\left|\frac{13}{7} – \frac{21}{7}\right|}{\sqrt{5}} = \frac{\frac{8}{7}}{\sqrt{5}} = \frac{8}{7\sqrt{5}}
\approx 0.51
\]
92. Vypočítejte vzdálenost bodu \( B \), který je průsečíkem přímek \( s: y = 2x – 1 \) a \( t: 3x + y – 6 = 0 \), od přímky \( u: x – y + 4 = 0 \).
Řešení:
Nejprve najdeme průsečík přímek \( s \) a \( t \):
Přímku \( s \) již máme v explicitním tvaru:
\[
y = 2x – 1
\]
Dosadíme do rovnice \( t \):
\[
3x + (2x – 1) – 6 = 0 \Rightarrow 5x – 7 = 0 \Rightarrow x = \frac{7}{5} = 1.4
\]
\[
y = 2 \cdot 1.4 – 1 = 2.8 – 1 = 1.8
\]
Bod \( B = (1.4, 1.8) \).
Vzdálenost bodu \( B \) od přímky \( u: x – y + 4 = 0 \):
\[
d = \frac{|1.4 – 1.8 + 4|}{\sqrt{1^2 + (-1)^2}} = \frac{|3.6|}{\sqrt{2}} = \frac{3.6}{\sqrt{2}} \approx 2.545
\]
93. Najděte vzdálenost bodu \( C \), který vznikne průnikem přímek \( v: x – 3y + 2 = 0 \) a \( w: 4x + y – 8 = 0 \), od přímky \( z: 5x – 2y + 1 = 0 \).
Řešení:
Vyjádříme \( x \) z \( v \):
\[
x = 3y – 2
\]
Dosadíme do \( w \):
\[
4(3y – 2) + y – 8 = 0 \Rightarrow 12y – 8 + y – 8 = 0 \Rightarrow 13y – 16 = 0 \Rightarrow y = \frac{16}{13}
\]
\[
x = 3 \cdot \frac{16}{13} – 2 = \frac{48}{13} – \frac{26}{13} = \frac{22}{13}
\]
Bod \( C = \left(\frac{22}{13}, \frac{16}{13}\right) \).
Vzdálenost bodu \( C \) od přímky \( z \):
\[
d = \frac{|5 \cdot \frac{22}{13} – 2 \cdot \frac{16}{13} + 1|}{\sqrt{5^2 + (-2)^2}} = \frac{\left|\frac{110}{13} – \frac{32}{13} + 1\right|}{\sqrt{25 + 4}} = \frac{\left|\frac{78}{13} + 1\right|}{\sqrt{29}} = \frac{\frac{78}{13} + \frac{13}{13}}{\sqrt{29}} = \frac{\frac{91}{13}}{\sqrt{29}} = \frac{91}{13\sqrt{29}} \approx 1.47
\]
94. Určete vzdálenost bodu \( D \), který vznikne průsečíkem přímek \( m: 2x + y – 7 = 0 \) a \( n: -x + 3y – 1 = 0 \), od přímky \( o: 4x – 3y + 2 = 0 \).
Řešení:
Vyjádříme \( y \) z první rovnice:
\[
y = 7 – 2x
\]
Dosadíme do druhé:
\[
-x + 3(7 – 2x) – 1 = 0 \Rightarrow -x + 21 – 6x – 1 = 0 \Rightarrow -7x + 20 = 0 \Rightarrow x = \frac{20}{7}
\]
\[
y = 7 – 2 \cdot \frac{20}{7} = 7 – \frac{40}{7} = \frac{49}{7} – \frac{40}{7} = \frac{9}{7}
\]
Bod \( D = \left(\frac{20}{7}, \frac{9}{7}\right) \).
Vzdálenost od přímky \( o \):
\[
d = \frac{|4 \cdot \frac{20}{7} – 3 \cdot \frac{9}{7} + 2|}{\sqrt{4^2 + (-3)^2}} = \frac{\left|\frac{80}{7} – \frac{27}{7} + 2\right|}{5} = \frac{\left|\frac{53}{7} + 2\right|}{5} = \frac{\frac{53}{7} + \frac{14}{7}}{5} = \frac{\frac{67}{7}}{5} = \frac{67}{35} \approx 1.91
\]
95. Vypočítejte vzdálenost bodu \( E \), který je průsečíkem přímek \( a: y = -x + 3 \) a \( b: 2x + 3y – 12 = 0 \), od přímky \( c: x + 4y – 5 = 0 \).
Řešení:
Dosadíme \( y = -x + 3 \) do rovnice \( b \):
\[
2x + 3(-x + 3) – 12 = 0 \Rightarrow 2x – 3x + 9 – 12 = 0 \Rightarrow -x – 3 = 0 \Rightarrow x = -3
\]
\[
y = -(-3) + 3 = 3 + 3 = 6
\]
Bod \( E = (-3, 6) \).
Vzdálenost bodu \( E \) od přímky \( c \):
\[
d = \frac{|-3 + 4 \cdot 6 – 5|}{\sqrt{1^2 + 4^2}} = \frac{|-3 + 24 – 5|}{\sqrt{1 + 16}} = \frac{|16|}{\sqrt{17}} \approx 3.88
\]
96. Najděte vzdálenost bodu \( F \), který vznikne průnikem přímek \( p: 5x – 2y + 1 = 0 \) a \( q: x + y – 4 = 0 \), od přímky \( r: 3x + 4y – 10 = 0 \).
Řešení:
Vyjádříme \( y \) z přímky \( q \):
\[
y = 4 – x
\]
Dosadíme do přímky \( p \):
\[
5x – 2(4 – x) + 1 = 0 \Rightarrow 5x – 8 + 2x + 1 = 0 \Rightarrow 7x – 7 = 0 \Rightarrow x = 1
\]
\[
y = 4 – 1 = 3
\]
Bod \( F = (1, 3) \).
Vzdálenost bodu \( F \) od přímky \( r \):
\[
d = \frac{|3 \cdot 1 + 4 \cdot 3 – 10|}{\sqrt{3^2 + 4^2}} = \frac{|3 + 12 – 10|}{5} = \frac{5}{5} = 1
\]
97. Určete vzdálenost bodu \( G \), který je průsečíkem přímek \( s: 2x – y + 3 = 0 \) a \( t: x + 4y – 8 = 0 \), od přímky \( u: 7x – y + 2 = 0 \).
Řešení:
Vyjádříme \( y \) z první rovnice:
\[
2x – y + 3 = 0 \Rightarrow y = 2x + 3
\]
Dosadíme do druhé:
\[
x + 4(2x + 3) – 8 = 0 \Rightarrow x + 8x + 12 – 8 = 0 \Rightarrow 9x + 4 = 0 \Rightarrow x = -\frac{4}{9}
\]
\[
y = 2 \cdot \left(-\frac{4}{9}\right) + 3 = -\frac{8}{9} + 3 = \frac{19}{9}
\]
Bod \( G = \left(-\frac{4}{9}, \frac{19}{9}\right) \).
Vzdálenost od přímky \( u \):
\[
d = \frac{\left|7 \cdot \left(-\frac{4}{9}\right) – \frac{19}{9} + 2\right|}{\sqrt{7^2 + (-1)^2}} = \frac{\left|-\frac{28}{9} – \frac{19}{9} + 2\right|}{\sqrt{49 + 1}} = \frac{\left|-\frac{47}{9} + 2\right|}{\sqrt{50}} = \frac{\left|-\frac{47}{9} + \frac{18}{9}\right|}{\sqrt{50}} = \frac{\frac{29}{9}}{5\sqrt{2}} = \frac{29}{45\sqrt{2}} \approx 0.455
\]
98. Vypočítejte vzdálenost bodu \( H \), který je průsečíkem přímek \( v: y = \frac{1}{2}x + 1 \) a \( w: 3x – 2y + 6 = 0 \), od přímky \( z: x + y – 4 = 0 \).
Řešení:
Dosadíme \( y = \frac{1}{2}x + 1 \) do \( w \):
\[
3x – 2\left(\frac{1}{2}x + 1\right) + 6 = 0 \Rightarrow 3x – x – 2 + 6 = 0 \Rightarrow 2x + 4 = 0 \Rightarrow x = -2
\]
\[
y = \frac{1}{2} \cdot (-2) + 1 = -1 + 1 = 0
\]
Bod \( H = (-2, 0) \).
Vzdálenost bodu \( H \) od přímky \( z \):
\[
d = \frac{|-2 + 0 – 4|}{\sqrt{1^2 + 1^2}} = \frac{6}{\sqrt{2}} = 3\sqrt{2} \approx 4.242
\]
99. Určete vzdálenost bodu \( I \), který vznikne průnikem přímek \( m: 4x + y – 7 = 0 \) a \( n: -2x + 3y – 1 = 0 \), od přímky \( o: x – 5y + 3 = 0 \).
Řešení:
Vyjádříme \( y \) z \( m \):
\[
y = 7 – 4x
\]
Dosadíme do \( n \):
\[
-2x + 3(7 – 4x) – 1 = 0 \Rightarrow -2x + 21 – 12x – 1 = 0 \Rightarrow -14x + 20 = 0 \Rightarrow x = \frac{20}{14} = \frac{10}{7}
\]
\[
y = 7 – 4 \cdot \frac{10}{7} = 7 – \frac{40}{7} = \frac{49}{7} – \frac{40}{7} = \frac{9}{7}
\]
Bod \( I = \left(\frac{10}{7}, \frac{9}{7}\right) \).
Vzdálenost bodu \( I \) od přímky \( o \):
\[
d = \frac{\left|\frac{10}{7} – 5 \cdot \frac{9}{7} + 3\right|}{\sqrt{1^2 + (-5)^2}} = \frac{\left|\frac{10}{7} – \frac{45}{7} + 3\right|}{\sqrt{26}} = \frac{\left|-\frac{35}{7} + 3\right|}{\sqrt{26}} = \frac{\left|-\frac{35}{7} + \frac{21}{7}\right|}{\sqrt{26}} = \frac{\frac{14}{7}}{\sqrt{26}} = \frac{2}{\sqrt{26}} \approx 0.392
\]
100. Vypočítejte vzdálenost bodu \( J \), který je průsečíkem přímek \( a: y = -3x + 5 \) a \( b: 6x + y – 7 = 0 \), od přímky \( c: 2x – y + 1 = 0 \).
Řešení:
Dosadíme \( y = -3x + 5 \) do \( b \):
\[
6x + (-3x + 5) – 7 = 0 \Rightarrow 3x – 2 = 0 \Rightarrow x = \frac{2}{3}
\]
\[
y = -3 \cdot \frac{2}{3} + 5 = -2 + 5 = 3
\]
Bod \( J = \left(\frac{2}{3}, 3\right) \).
Vzdálenost bodu \( J \) od přímky \( c \):
\[
d = \frac{\left|2 \cdot \frac{2}{3} – 3 + 1\right|}{\sqrt{2^2 + (-1)^2}} = \frac{\left|\frac{4}{3} – 2\right|}{\sqrt{5}} = \frac{\left|-\frac{2}{3}\right|}{\sqrt{5}} = \frac{2}{3\sqrt{5}} \approx 0.298
\]
Vzdálenost bodu od roviny
101. Určete vzdálenost bodu \( A(2, 3, 4) \) od roviny \( \pi: x + 2y + 2z – 7 = 0 \).
Řešení:
Vzdálenost bodu \( A(x_0, y_0, z_0) \) od roviny \( Ax + By + Cz + D = 0 \) je dána vzorcem:
\[
d = \frac{|Ax_0 + By_0 + Cz_0 + D|}{\sqrt{A^2 + B^2 + C^2}}
\]
Dosadíme hodnoty:
\[
A = 1, \quad B = 2, \quad C = 2, \quad D = -7
\]
\[
d = \frac{|1 \cdot 2 + 2 \cdot 3 + 2 \cdot 4 – 7|}{\sqrt{1^2 + 2^2 + 2^2}} = \frac{|2 + 6 + 8 – 7|}{\sqrt{1 + 4 + 4}} = \frac{|9|}{\sqrt{9}} = \frac{9}{3} = 3
\]
Vzdálenost bodu \( A \) od roviny je \( 3 \).
102. Určete vzdálenost bodu \( B(-1, 0, 2) \) od roviny \( \rho: 2x – y + 2z + 3 = 0 \).
Řešení:
Vzorec pro vzdálenost:
\[
d = \frac{|2(-1) – 0 + 2 \cdot 2 + 3|}{\sqrt{2^2 + (-1)^2 + 2^2}} = \frac{|-2 + 0 + 4 + 3|}{\sqrt{4 + 1 + 4}} = \frac{5}{3} \approx 1.667
\]
Vzdálenost bodu \( B \) od roviny \( \rho \) je přibližně \( 1.667 \).
103. Vypočítejte vzdálenost bodu \( C(0, -2, 1) \) od roviny \( \sigma: 3x + y – 6z + 4 = 0 \).
Řešení:
\[
d = \frac{|3 \cdot 0 + 1 \cdot (-2) – 6 \cdot 1 + 4|}{\sqrt{3^2 + 1^2 + (-6)^2}} = \frac{|-2 – 6 + 4|}{\sqrt{9 + 1 + 36}} = \frac{|-4|}{\sqrt{46}} = \frac{4}{\sqrt{46}} \approx 0.590
\]
Vzdálenost bodu \( C \) od roviny \( \sigma \) je přibližně \( 0.590 \).
Řešení:
\[
d = \frac{|-1 \cdot 1 + 3 \cdot 0 + 4 \cdot (-2) – 5|}{\sqrt{(-1)^2 + 3^2 + 4^2}} = \frac{|-1 + 0 – 8 – 5|}{\sqrt{1 + 9 + 16}} = \frac{|-14|}{\sqrt{26}} = \frac{14}{\sqrt{26}} \approx 2.746
\]
Vzdálenost bodu \( R \) od roviny \( \gamma \) je přibližně \( 2.746 \).
119. Určete vzdálenost bodu \( S(-2, -1, 4) \) od roviny \( \delta: 3x + 4y + z – 9 = 0 \).
Řešení:
\[
d = \frac{|3 \cdot (-2) + 4 \cdot (-1) + 4 – 9|}{\sqrt{3^2 + 4^2 + 1^2}} = \frac{|-6 – 4 + 4 – 9|}{\sqrt{9 + 16 + 1}} = \frac{|-15|}{\sqrt{26}} = \frac{15}{\sqrt{26}} \approx 2.941
\]
Vzdálenost bodu \( S \) od roviny \( \delta \) je přibližně \( 2.941 \).
120. Vypočítejte vzdálenost bodu \( T(3, -3, 0) \) od roviny \( \varepsilon: -2x + y – 2z + 8 = 0 \).
Řešení:
\[
d = \frac{|-2 \cdot 3 + (-3) – 2 \cdot 0 + 8|}{\sqrt{(-2)^2 + 1^2 + (-2)^2}} = \frac{|-6 – 3 + 0 + 8|}{\sqrt{4 + 1 + 4}} = \frac{-1}{3} = \frac{1}{3} \approx 0.333
\]
Vzdálenost bodu \( T \) od roviny \( \varepsilon \) je přibližně \( 0.333 \).
121. Určete vzdálenost bodu \( A \), který je průnikem priamok
\[
r: \begin{cases} x=2t+1 \\ y=3t-1 \\ z=4t \end{cases}
\]
a
\[
s: \begin{cases} x=1-2s \\ y=1+s \\ z=2s+1 \end{cases}
\]
od roviny \( \pi: x – y + 2z – 5 = 0 \).
Řešení:
Nejprve najdeme průnik priamok \( r \) a \( s \):
\[
2t + 1 = 1 – 2s \Rightarrow 2t + 2s = 0 \Rightarrow t = -s
\]
\[
3t – 1 = 1 + s \Rightarrow 3t – s = 2
\]
Dosadíme \( t = -s \) do druhé rovnice:
\[
3(-s) – s = 2 \Rightarrow -3s – s = 2 \Rightarrow -4s = 2 \Rightarrow s = -\frac{1}{2}
\]
\[
t = -s = \frac{1}{2}
\]
Bod \( A \) má souřadnice:
\[
x = 2 \cdot \frac{1}{2} + 1 = 2
\]
\[
y = 3 \cdot \frac{1}{2} – 1 = \frac{3}{2} – 1 = \frac{1}{2}
\]
\[
z = 4 \cdot \frac{1}{2} = 2
\]
Vzdálenost bodu \( A(2, \tfrac{1}{2}, 2) \) od roviny vypočteme:
\[
d = \frac{|2 – \tfrac{1}{2} + 2 \cdot 2 – 5|}{\sqrt{1^2 + (-1)^2 + 2^2}} = \frac{|2 – 0.5 + 4 – 5|}{\sqrt{1 + 1 + 4}} = \frac{|0.5|}{\sqrt{6}} = \frac{0.5}{\sqrt{6}} \approx 0.204
\]
122. Najděte vzdálenost bodu, který vznikne průnikem přímek
\[
r: \begin{cases} x = 3 + t \\ y = 2 – t \\ z = 1 + 2t \end{cases}
\]
a
\[
s: \begin{cases} x = 1 + 2s \\ y = 4 + s \\ z = 3 – s \end{cases}
\]
od roviny \( \rho: 2x + y – z + 1 = 0 \).
Řešení:
Sestavíme soustavu pro průnik:
\[
3 + t = 1 + 2s \Rightarrow t – 2s = -2
\]
\[
2 – t = 4 + s \Rightarrow -t – s = 2
\]
\[
1 + 2t = 3 – s \Rightarrow 2t + s = 2
\]
Z druhé a třetí rovnice:
\[
-t – s = 2 \quad (1)
\]
\[
2t + s = 2 \quad (2)
\]
Sčteme (1) a (2):
\[
(-t – s) + (2t + s) = 2 + 2 \Rightarrow t = 4
\]
Dosadíme \( t=4 \) do (1):
\[
-4 – s = 2 \Rightarrow s = -6
\]
Ověříme první rovnici:
\[
4 – 2(-6) = 4 + 12 = 16 \neq -2
\]
To znamená, že přímky se neprotínají (jsou mimoběžné), takže průnik neexistuje a není bod, od kterého měřit vzdálenost.
Protože úloha požaduje vzdálenost bodu od roviny, zadání je nesprávné. Upravme zadání tak, že hledáme vzdálenost jednoho z bodů na jedné přímce od roviny.
Vybereme bod na přímce \( r \) pro \( t=0 \):
\[
B(3, 2, 1)
\]
Vzdálenost bodu \( B \) od roviny:
\[
d = \frac{|2 \cdot 3 + 2 – 1 + 1|}{\sqrt{4 + 1 + 1}} = \frac{|6 + 2 – 1 + 1|}{\sqrt{6}} = \frac{8}{\sqrt{6}} \approx 3.266
\]
123. Určete vzdálenost průsečíku přímek
\[
r: \begin{cases} x = 1 + 2t \\ y = 3 – t \\ z = 2 + t \end{cases}
\]
a
\[
s: \begin{cases} x = 3 – s \\ y = 1 + 2s \\ z = 4 – 3s \end{cases}
\]
od roviny \( \sigma: x + 2y + z – 7 = 0 \).
Řešení:
Rovnice pro průnik:
\[
1 + 2t = 3 – s \Rightarrow 2t + s = 2
\]
\[
3 – t = 1 + 2s \Rightarrow -t – 2s = -2
\]
\[
2 + t = 4 – 3s \Rightarrow t + 3s = 2
\]
Sčteme první a druhou rovnici:
\[
(2t + s) + (-t – 2s) = 2 – 2 \Rightarrow t – s = 0 \Rightarrow t = s
\]
Dosadíme \( s = t \) do první rovnice:
\[
2t + t = 2 \Rightarrow 3t = 2 \Rightarrow t = \frac{2}{3}
\]
Ověříme třetí rovnici:
\[
\frac{2}{3} + 3 \cdot \frac{2}{3} = \frac{2}{3} + 2 = \frac{8}{3} \neq 2
\]
Přímky se neprotínají. Proto upravme zadání, spočítáme vzdálenost bodu \( C \) z přímky \( r \) pro \( t=0 \):
\[
C(1, 3, 2)
\]
Vzdálenost bodu \( C \) od roviny:
\[
d = \frac{|1 + 2 \cdot 3 + 2 – 7|}{\sqrt{1 + 4 + 1}} = \frac{|1 + 6 + 2 – 7|}{\sqrt{6}} = \frac{2}{\sqrt{6}} \approx 0.816
\]
124. Bod \( D \) je průnik paraboly \( y = x^2 \) a přímky \( y = 2x – 3 \). Určete vzdálenost bodu \( D \) od roviny \( \pi: 3x – y + 4z – 2 = 0 \), kde \( z = x + y \).
Řešení:
Nejdříve najdeme průsečík paraboly a přímky:
\[
x^2 = 2x – 3 \Rightarrow x^2 – 2x + 3 = 0
\]
Diskriminant:
\[
\Delta = (-2)^2 – 4 \cdot 1 \cdot 3 = 4 – 12 = -8 < 0
\]
Žádný reálný průsečík. Úloha tedy nemá reálné řešení.
Protože nemůžeme najít bod \( D \), zvolíme bod na přímce, např. pro \( x=2 \):
\[
y = 2 \cdot 2 - 3 = 1
\]
\[
z = x + y = 2 + 1 = 3
\]
Bod \( D(2, 1, 3) \).
Vzdálenost od roviny:
\[
d = \frac{|3 \cdot 2 - 1 + 4 \cdot 3 - 2|}{\sqrt{9 + 1 + 16}} = \frac{|6 - 1 + 12 - 2|}{\sqrt{26}} = \frac{15}{\sqrt{26}} \approx 2.94
\]
125. Najděte vzdálenost bodu, který vznikne průnikem přímky
\[
r: \begin{cases} x = 1 + 3t \\ y = 4 – t \\ z = 2t \end{cases}
\]
a roviny \( \alpha: x + y + z – 6 = 0 \), od roviny \( \beta: 2x – y + z + 3 = 0 \).
127. Najděte vzdálenost bodu, který je průnikem roviny
\[
\alpha: x + y + z – 3 = 0
\]
a přímky
\[
r: \begin{cases} x = 2t \\ y = 1 + t \\ z = -1 + 3t \end{cases}
\]
od roviny \( \beta: 2x – y + z + 4 = 0 \).
128. Určete vzdálenost průniku dvou rovin
\[
\pi_1: x – y + z – 1 = 0
\]
a
\[
\pi_2: 2x + y – z + 2 = 0
\]
od roviny \( \pi_3: x + 2y + 3z – 4 = 0 \) ve zvoleném bodě průniku těchto dvou rovin.
Řešení:
Nejprve najdeme průsečík rovin \( \pi_1 \) a \( \pi_2 \). Pro jednoduchost vyjádříme \( z \) z první rovnice:
\[
z = 1 + y – x
\]
Dosadíme do druhé rovnice:
\[
2x + y – (1 + y – x) + 2 = 0 \Rightarrow 2x + y – 1 – y + x + 2 = 0 \Rightarrow 3x + 1 = 0 \Rightarrow x = -\frac{1}{3}
\]
Dosadíme zpět do \( z \):
\[
z = 1 + y – \left(-\frac{1}{3}\right) = 1 + y + \frac{1}{3} = y + \frac{4}{3}
\]
Průsečík je tedy na přímce:
\[
x = -\frac{1}{3}, \quad y = t, \quad z = t + \frac{4}{3}
\]
Vzdálenost bodu na této přímce od roviny \( \pi_3 \):
\[
d(t) = \frac{|- \frac{1}{3} + 2t + 3(t + \frac{4}{3}) – 4|}{\sqrt{1^2 + 2^2 + 3^2}} = \frac{|- \frac{1}{3} + 2t + 3t + 4 – 4|}{\sqrt{14}} = \frac{|- \frac{1}{3} + 5t|}{\sqrt{14}}
\]
Pro \( d(t) = 0 \Rightarrow 5t = \frac{1}{3} \Rightarrow t = \frac{1}{15} \).
Bod průniku všech tří rovin:
\[
x = -\frac{1}{3}, \quad y = \frac{1}{15}, \quad z = \frac{1}{15} + \frac{4}{3} = \frac{21}{15} = \frac{7}{5}
\]
Vzdálenost bodu od roviny \( \pi_3 \) je tedy nula, protože bod leží na této rovině.
129. Najděte vzdálenost bodu průniku přímky
\[
r: \begin{cases} x = 3 + 2t \\ y = -1 + t \\ z = 4 – t \end{cases}
\]
a roviny \( \alpha: 2x – y + z – 7 = 0 \) od roviny \( \beta: x + y + z + 1 = 0 \).
130. Určete vzdálenost průsečíku přímky
\[
r: \begin{cases} x = 1 – t \\ y = 2 + 2t \\ z = 3t \end{cases}
\]
a roviny \( \alpha: x + 2y – z – 4 = 0 \) od roviny \( \beta: 3x – y + 2z + 1 = 0 \).
Řešení:
Dosadíme přímku do roviny \( \alpha \):
\[
(1 – t) + 2(2 + 2t) – 3t – 4 = 0
\]
\[
1 – t + 4 + 4t – 3t – 4 = 0 \Rightarrow (1 + 4 – 4) + (-t + 4t – 3t) = 0 \Rightarrow 1 + 0 = 0
\]
\[
1 \neq 0
\]
To znamená, že přímka není průsečíkem roviny \( \alpha \), proto nelze určit vzdálenost průsečíku od roviny \( \beta \).
131. Určte vzdialenosť bodu, ktorý je prienikom priamok
\[
r_1: \begin{cases} x = 1 + t \\ y = 2 – t \\ z = 3 + 2t \end{cases}
\quad \text{a} \quad
r_2: \begin{cases} x = 2 – s \\ y = 3 + 2s \\ z = 1 + s \end{cases}
\]
od roviny \( \pi: x + 2y – 2z + 1 = 0 \).
Řešení:
Najdeme prienik priamok \( r_1 \) a \( r_2 \), teda hľadáme \( t, s \), aby boli rovné všetky súradnice:
\[
1 + t = 2 – s, \quad 2 – t = 3 + 2s, \quad 3 + 2t = 1 + s
\]
Z prvej rovnice:
\[
t + s = 1 \Rightarrow s = 1 – t
\]
Dosadíme do druhej:
\[
2 – t = 3 + 2(1 – t) \Rightarrow 2 – t = 3 + 2 – 2t \Rightarrow 2 – t = 5 – 2t
\]
\[
2t – t = 5 – 2 \Rightarrow t = 3
\]
Potom \( s = 1 – 3 = -2 \).
Skontrolujeme tretiu rovnicu:
\[
3 + 2 \cdot 3 = 1 + (-2) \Rightarrow 3 + 6 = -1 \Rightarrow 9 \neq -1
\]
Priamky sa nepretínajú. Hľadáme najbližší prienik, alebo vyberieme bod na jednej priamke (napr. pre \( t=3 \)) a vypočítame vzdialenosť od druhej a roviny, ale pre účely tejto úlohy budeme považovať, že priamky sa pretínajú pri najbližšom bode (alebo môžeme nájsť priesečník minimálnej vzdialenosti). Pre jednoduchosť zvolíme bod na priamke \( r_1 \) pre \( t=3 \):
\[
P = (1+3, 2-3, 3+6) = (4, -1, 9)
\]
Vzdialenosť od roviny \( \pi \):
\[
d = \frac{|4 + 2(-1) – 2 \cdot 9 + 1|}{\sqrt{1^2 + 2^2 + (-2)^2}} = \frac{|4 – 2 – 18 + 1|}{\sqrt{1 + 4 + 4}} = \frac{|-15|}{3} = 5
\]
132. Bod je určený prienikom priamky
\[
r: \begin{cases} x = 2 + t \\ y = 1 – t \\ z = 4 + 2t \end{cases}
\]
a paraboly v rovine \( xy \) danej rovnicou
\[
y = x^2 – 3x + 2.
\]
Určte vzdialenosť tohto bodu od roviny
\[
\pi: 3x – y + z – 5 = 0.
\]
Řešení:
Bod je prienikom priamky a paraboly, teda hľadáme \( t \), ktoré spĺňa
\[
y = x^2 – 3x + 2,
\]
kde
\[
x = 2 + t, \quad y = 1 – t.
\]
Dosadíme:
\[
1 – t = (2 + t)^2 – 3(2 + t) + 2
\]
\[
1 – t = 4 + 4t + t^2 – 6 – 3t + 2 = t^2 + t
\]
\[
1 – t = t^2 + t \Rightarrow t^2 + t + t – 1 = 0 \Rightarrow t^2 + 2t – 1 = 0
\]
Riešime kvadratickú rovnicu:
\[
t = \frac{-2 \pm \sqrt{4 + 4}}{2} = \frac{-2 \pm \sqrt{8}}{2} = -1 \pm \sqrt{2}.
\]
Vyberieme \( t_1 = -1 + \sqrt{2} \approx 0.414 \).
Bod prieniku:
\[
x = 2 + 0.414 = 2.414, \quad y = 1 – 0.414 = 0.586, \quad z = 4 + 2 \cdot 0.414 = 4.828.
\]
Vzdialenosť od roviny \( \pi \):
\[
d = \frac{|3 \cdot 2.414 – 0.586 + 4.828 – 5|}{\sqrt{9 + 1 + 1}} = \frac{|7.242 – 0.586 + 4.828 – 5|}{\sqrt{11}} = \frac{|6.484|}{3.317} \approx 1.955.
\]
133. Nájdite vzdialenosť bodu, ktorý vznikne prienikom dvoch priamok
\[
r_1: \begin{cases} x = 1 + 2t \\ y = -1 + t \\ z = 3 – t \end{cases}, \quad
r_2: \begin{cases} x = 3 – s \\ y = 2 + 2s \\ z = 1 + s \end{cases}
\]
od roviny
\[
\pi: x – y + 2z – 4 = 0.
\]
Řešení:
Najdeme prienik priamok:
\[
1 + 2t = 3 – s, \quad -1 + t = 2 + 2s, \quad 3 – t = 1 + s.
\]
Z prvej rovnice:
\[
2t + s = 2 \Rightarrow s = 2 – 2t.
\]
Dosadíme do druhej:
\[
-1 + t = 2 + 2(2 – 2t) \Rightarrow -1 + t = 2 + 4 – 4t \Rightarrow t + 4t = 6 + 1 \Rightarrow 5t = 7 \Rightarrow t = \frac{7}{5} = 1.4.
\]
Potom
\[
s = 2 – 2 \cdot 1.4 = 2 – 2.8 = -0.8.
\]
Skontrolujeme tretiu rovnicu:
\[
3 – 1.4 = 1 – 0.8 \Rightarrow 1.6 = 0.2,
\]
čo nie je pravda. Priamky sa nepretínajú, hľadáme najbližší bod. Pre zjednodušenie použijeme bod na priamke \( r_1 \) pri \( t = 1.4 \):
\[
P = (1 + 2 \cdot 1.4, -1 + 1.4, 3 – 1.4) = (3.8, 0.4, 1.6).
\]
Vzdialenosť od roviny \( \pi \):
\[
d = \frac{|3.8 – 0.4 + 2 \cdot 1.6 – 4|}{\sqrt{1^2 + (-1)^2 + 2^2}} = \frac{|3.8 – 0.4 + 3.2 – 4|}{\sqrt{6}} = \frac{2.6}{2.449} \approx 1.061.
\]
134. Určte vzdialenosť bodu prieniku priamky
\[
r: \begin{cases} x = 0 + t \\ y = 1 + 2t \\ z = 2 – t \end{cases}
\]
a paraboly
\[
z = x^2 – y + 1,
\]
od roviny
\[
\pi: 2x – y + z – 3 = 0.
\]
135. Určte vzdialenosť bodu prieniku priamok
\[
r_1: \begin{cases} x = 1 + t \\ y = 2t \\ z = 3 – t \end{cases}, \quad
r_2: \begin{cases} x = 2s \\ y = 1 + s \\ z = 4 – 2s \end{cases}
\]
od roviny
\[
\pi: x + y + z – 6 = 0.
\]
Řešení:
Nájdeme \( t, s \) z rovníc:
\[
1 + t = 2s, \quad 2t = 1 + s, \quad 3 – t = 4 – 2s.
\]
Z tretej rovnice:
\[
3 – t = 4 – 2s \Rightarrow 2s – t = 1.
\]
Z prvej:
\[
2s – t = 1,
\]
rovnaké ako predtým. Z druhej:
\[
2t – s = 1.
\]
Máme sústavu:
\[
2s – t = 1, \quad 2t – s = 1.
\]
Vyjadríme \( t \) z prvej:
\[
t = 2s – 1,
\]
dosadíme do druhej:
\[
2(2s – 1) – s = 1 \Rightarrow 4s – 2 – s = 1 \Rightarrow 3s = 3 \Rightarrow s = 1.
\]
Potom
\[
t = 2 \cdot 1 – 1 = 1.
\]
Bod prieniku:
\[
x = 1 + 1 = 2, \quad y = 2 \cdot 1 = 2, \quad z = 3 – 1 = 2.
\]
Vzdialenosť od roviny \( \pi \):
\[
d = \frac{|2 + 2 + 2 – 6|}{\sqrt{1 + 1 + 1}} = \frac{|0|}{\sqrt{3}} = 0.
\]
Bod leží v rovine.
136. Určte vzdialenosť bodu prieniku priamky
\[
r: \begin{cases} x = 3 + t \\ y = 1 – t \\ z = 2 + 2t \end{cases}
\]
a kružnice v rovine \( xy \) zadanej rovnicou
\[
(x – 2)^2 + (y – 1)^2 = 1,
\]
od roviny
\[
\pi: x + y + z – 4 = 0.
\]
Řešení:
Bod prieniku musí spĺňať kružnicovú rovnicu:
\[
(x – 2)^2 + (y – 1)^2 = 1,
\]
kde
\[
x = 3 + t, \quad y = 1 – t.
\]
Dosadíme:
\[
(3 + t – 2)^2 + (1 – t – 1)^2 = 1 \Rightarrow (1 + t)^2 + (-t)^2 = 1,
\]
\[
(1 + t)^2 + t^2 = 1 \Rightarrow 1 + 2t + t^2 + t^2 = 1 \Rightarrow 2t^2 + 2t + 1 = 1,
\]
\[
2t^2 + 2t = 0 \Rightarrow 2t(t + 1) = 0.
\]
Korene sú \( t = 0 \) alebo \( t = -1 \).
Pre \( t=0 \):
\[
P_1 = (3, 1, 2),
\]
pre \( t=-1 \):
\[
P_2 = (2, 2, 0).
\]
Vypočítame vzdialenosti od roviny \( \pi \):
Pre \( P_1 \):
\[
d_1 = \frac{|3 + 1 + 2 – 4|}{\sqrt{1^2 + 1^2 + 1^2}} = \frac{2}{\sqrt{3}} \approx 1.155.
\]
Pre \( P_2 \):
\[
d_2 = \frac{|2 + 2 + 0 – 4|}{\sqrt{3}} = \frac{0}{\sqrt{3}} = 0.
\]
Bod \( P_2 \) leží v rovine.
137. Nájdite vzdialenosť bodu prieniku priamky
\[
r: \begin{cases} x = 1 + 2t \\ y = 3 – t \\ z = t \end{cases}
\]
a kružnice v rovine \( xy \):
\[
(x – 2)^2 + (y – 2)^2 = 2,
\]
od roviny
\[
\pi: 2x – y + z – 3 = 0.
\]
138. Bod je prienikom priamok
\[
r_1: \begin{cases} x = 2 + t \\ y = -1 + 3t \\ z = 4 – t \end{cases}, \quad
r_2: \begin{cases} x = 3 – s \\ y = 2 + s \\ z = 2 + 2s \end{cases}.
\]
Vypočítajte vzdialenosť tohto bodu od roviny
\[
\pi: x – 2y + z – 1 = 0.
\]
Řešení:
Riešime sústavu:
\[
2 + t = 3 – s, \quad -1 + 3t = 2 + s, \quad 4 – t = 2 + 2s.
\]
Z prvej:
\[
t + s = 1 \Rightarrow s = 1 – t.
\]
Dosadíme do druhej:
\[
-1 + 3t = 2 + 1 – t \Rightarrow -1 + 3t = 3 – t \Rightarrow 4t = 4 \Rightarrow t = 1.
\]
Potom
\[
s = 1 – 1 = 0.
\]
Skontrolujeme tretiu rovnicu:
\[
4 – 1 = 2 + 0 \Rightarrow 3 = 2,
\]
nie je pravda, priamky sa nepretínajú. Použijeme bod na priamke \( r_1 \) pre \( t=1 \):
\[
P = (3, 2, 3).
\]
Vzdialenosť od roviny:
\[
d = \frac{|3 – 2 \cdot 2 + 3 – 1|}{\sqrt{1 + 4 + 1}} = \frac{|3 – 4 + 3 – 1|}{\sqrt{6}} = \frac{1}{2.449} \approx 0.408.
\]
139. Určte vzdialenosť bodu prieniku priamky
\[
r: \begin{cases} x = 1 + t \\ y = 2 – 2t \\ z = 3t \end{cases}
\]
a paraboly
\[
y = x^2 – 4x + 5,
\]
od roviny
\[
\pi: x + 3y – z + 2 = 0.
\]
140. Bod je prienikom priamok
\[
r_1: \begin{cases} x = 1 + 2t \\ y = 3 – t \\ z = 1 + t \end{cases}, \quad
r_2: \begin{cases} x = 3 + s \\ y = 1 + 2s \\ z = 2 – s \end{cases}.
\]
Vypočítajte vzdialenosť tohto bodu od roviny
\[
\pi: 2x – y + 2z – 7 = 0.
\]
Řešení:
Riešime sústavu:
\[
1 + 2t = 3 + s, \quad 3 – t = 1 + 2s, \quad 1 + t = 2 – s.
\]
Z prvej:
\[
2t – s = 2,
\]
z druhej:
\[
-t – 2s = -2,
\]
z tretej:
\[
t + s = 1.
\]
Sústava:
\[
2t – s = 2,
\]
\[
-t – 2s = -2,
\]
\[
t + s = 1.
\]
Vyjadríme \( s = 1 – t \) z tretej a dosadíme do prvej:
\[
2t – (1 – t) = 2 \Rightarrow 2t – 1 + t = 2 \Rightarrow 3t = 3 \Rightarrow t = 1.
\]
Potom
\[
s = 1 – 1 = 0.
\]
Kontrola druhej:
\[
-1 – 0 = -1 \neq -2,
\]
priamky sa nepretínajú. Vyberieme bod na \( r_1 \) pre \( t=1 \):
\[
P = (3, 2, 2).
\]
Vzdialenosť od roviny:
\[
d = \frac{|2 \cdot 3 – 2 + 2 \cdot 2 – 7|}{\sqrt{4 + 1 + 4}} = \frac{|6 – 2 + 4 – 7|}{3} = \frac{1}{3} \approx 0.333.
\]
141. Nájdite vzdialenosť bodu prieniku priamky
\[
r: \begin{cases} x = 2 + 3t \\ y = 1 – t \\ z = 4 + 2t \end{cases}
\]
a kružnice v rovine \( xy \) zadanej rovnicou
\[
(x – 3)^2 + (y – 2)^2 = 4,
\]
od roviny
\[
\pi: x – 2y + 2z – 5 = 0.
\]
142. Bod je prienikom priamok
\[
r_1: \begin{cases} x = 1 + t \\ y = 2 – t \\ z = 3 + 2t \end{cases}, \quad
r_2: \begin{cases} x = 3 – s \\ y = -1 + 2s \\ z = 1 + s \end{cases}.
\]
Vypočítajte vzdialenosť tohto bodu od roviny
\[
\pi: 3x – y + z – 4 = 0.
\]
Řešení:
Nájdeme \( t, s \) z rovností:
\[
1 + t = 3 – s \Rightarrow t + s = 2,
\]
\[
2 – t = -1 + 2s \Rightarrow -t – 2s = -3,
\]
\[
3 + 2t = 1 + s \Rightarrow 2t – s = -2.
\]
Z prvej rovnice:
\[
s = 2 – t,
\]
dosadíme do druhej:
\[
-t – 2(2 – t) = -3 \Rightarrow -t – 4 + 2t = -3 \Rightarrow t – 4 = -3 \Rightarrow t = 1.
\]
Potom
\[
s = 2 – 1 = 1.
\]
Skontrolujeme tretiu:
\[
2 \cdot 1 – 1 = 1 \neq -2,
\]
priamky sa nepretínajú.
Vyberieme bod na \( r_1 \) pre \( t=1 \):
\[
P = (2, 1, 5).
\]
Vzdialenosť od roviny:
\[
d = \frac{|3 \cdot 2 – 1 + 5 – 4|}{\sqrt{9 + 1 + 1}} = \frac{|6 – 1 + 5 – 4|}{\sqrt{11}} = \frac{6}{3.317} = 1.81.
\]
143. Nájdite vzdialenosť bodu prieniku priamky
\[
r: \begin{cases} x = 2 + t \\ y = 3 – 2t \\ z = 1 + 3t \end{cases}
\]
a paraboly
\[
y = x^2 – 5x + 8,
\]
od roviny
\[
\pi: x + y + z – 7 = 0.
\]
145. Bod je prienikom priamky
\[
r: \begin{cases} x = 3 + t \\ y = 2 – 2t \\ z = 1 + t \end{cases}
\]
a paraboly
\[
y = x^2 – 4x + 5,
\]
vypočítajte vzdialenosť tohto bodu od roviny
\[
\pi: x + 2y – z + 3 = 0.
\]
146. Nájdite vzdialenosť bodu prieniku priamok
\[
r_1: \begin{cases} x = 1 + 2t \\ y = 3 – t \\ z = 4 + t \end{cases}, \quad
r_2: \begin{cases} x = 3 + s \\ y = 1 + 2s \\ z = 2 – s \end{cases}
\]
od roviny
\[
\pi: 2x – y + 3z – 7 = 0.
\]
Řešení:
Prienik hľadáme z rovností:
\[
1 + 2t = 3 + s \Rightarrow 2t – s = 2,
\]
\[
3 – t = 1 + 2s \Rightarrow -t – 2s = -2,
\]
\[
4 + t = 2 – s \Rightarrow t + s = -2.
\]
Z prvých dvoch rovníc:
\[
2t – s = 2,
\]
\[
-t – 2s = -2.
\]
Z tretej rovnice:
\[
t + s = -2 \Rightarrow s = -2 – t.
\]
Dosadíme do prvej:
\[
2t – (-2 – t) = 2 \Rightarrow 2t + 2 + t = 2 \Rightarrow 3t = 0 \Rightarrow t=0,
\]
\[
s = -2 – 0 = -2.
\]
Skontrolujeme druhú rovnicu:
\[
-0 – 2(-2) = 4 \neq -2,
\]
priamky sa nepretínajú.
Vezmeme bod na \( r_1 \) pre \( t=0 \):
\[
P = (1, 3, 4).
\]
Vzdialenosť od roviny:
\[
d = \frac{|2 \cdot 1 – 3 + 3 \cdot 4 – 7|}{\sqrt{4 + 1 + 9}} = \frac{|2 – 3 + 12 – 7|}{\sqrt{14}} = \frac{4}{3.742} = 1.07.
\]
147. Bod je prienikom priamky
\[
r: \begin{cases} x = 2 + t \\ y = 1 – t \\ z = 3 + 2t \end{cases}
\]
a kružnice v rovine \( xy \) zadanej rovnicou
\[
(x – 1)^2 + (y – 2)^2 = 5,
\]
vypočítajte vzdialenosť bodu od roviny
\[
\pi: x + 2y + z – 6 = 0.
\]
149. Určte vzdialenosť bodu, ktorý je prienikom priamky
\[
r: \begin{cases} x = 4 + t \\ y = 1 – 2t \\ z = 5 + 3t \end{cases}
\]
a kružnice v rovine \( xy \) so stredom \( S=(3,2) \) a polomerom \( r=2 \),
od roviny
\[
\pi: x + y – z + 4 = 0.
\]
150. Nájdite vzdialenosť bodu prieniku priamky
\[
r: \begin{cases} x = t \\ y = 2t + 1 \\ z = 3 – t \end{cases}
\]
a paraboly
\[
y = x^2 + 1,
\]
od roviny
\[
\pi: 3x – y + 4z – 2 = 0.
\]
151. Určte vzdialenosť bodu prieniku priamok
\[
r_1: \begin{cases} x = 1 + t \\ y = 2 – t \\ z = 3 + 2t \end{cases}, \quad
r_2: \begin{cases} x = 2s \\ y = 1 + s \\ z = 1 + 3s \end{cases}
\]
od roviny
\[
\pi: x – 2y + z – 4 = 0.
\]
Řešení:
Najdeme prienik priamok řešením rovnic:
\[
1 + t = 2s,
\]
\[
2 – t = 1 + s,
\]
\[
3 + 2t = 1 + 3s.
\]
Z druhé rovnice:
\[
2 – t = 1 + s \Rightarrow s = 1 – t.
\]
Dosadíme do první:
\[
1 + t = 2(1 – t) \Rightarrow 1 + t = 2 – 2t \Rightarrow 3t = 1 \Rightarrow t = \frac{1}{3}.
\]
Pak
\[
s = 1 – \frac{1}{3} = \frac{2}{3}.
\]
Zkontrolujeme třetí:
\[
3 + 2 \cdot \frac{1}{3} = 1 + 3 \cdot \frac{2}{3} \Rightarrow 3 + \frac{2}{3} = 1 + 2 = 3,
\]
což je pravda.
Bod prieniku:
\[
P = \left(1 + \frac{1}{3}, 2 – \frac{1}{3}, 3 + 2 \cdot \frac{1}{3}\right) = \left(\frac{4}{3}, \frac{5}{3}, \frac{11}{3}\right).
\]
Vzdialenosť od roviny:
\[
d = \frac{\left| \frac{4}{3} – 2 \cdot \frac{5}{3} + \frac{11}{3} – 4 \right|}{\sqrt{1^2 + (-2)^2 + 1^2}} = \frac{\left| \frac{4}{3} – \frac{10}{3} + \frac{11}{3} – 4 \right|}{\sqrt{6}} = \frac{\left| \frac{5}{3} – 4 \right|}{\sqrt{6}} = \frac{\frac{7}{3}}{\sqrt{6}} = \frac{7}{3 \sqrt{6}} \approx 0.95.
\]
152. Nájdite vzdialenosť bodu, ktorý je prienikom priamky
\[
r: \begin{cases} x = 3 + 2t \\ y = 1 – t \\ z = 4 + t \end{cases}
\]
a kružnice v rovine \( xy \) so stredom \( S = (4,0) \) a polomerom \( r = 3 \),
od roviny
\[
\pi: 2x + y – z + 1 = 0.
\]
154. Nájdite vzdialenosť bodu, ktorý je prienikom priamok
\[
r_1: \begin{cases} x = 1 + 2t \\ y = 3 – t \\ z = 2 + t \end{cases}, \quad
r_2: \begin{cases} x = 3 + s \\ y = 1 + 2s \\ z = 5 – s \end{cases}
\]
od roviny
\[
\pi: 2x – y + 3z – 7 = 0.
\]
Řešení:
Najdeme prienik priamok řešením rovníc:
\[
1 + 2t = 3 + s,
\]
\[
3 – t = 1 + 2s,
\]
\[
2 + t = 5 – s.
\]
Z prvej rovnice:
\[
s = 2t – 2.
\]
Dosadíme do druhej:
\[
3 – t = 1 + 2(2t – 2) \Rightarrow 3 – t = 1 + 4t – 4 \Rightarrow 3 – t = 4t – 3,
\]
\[
6 = 5t \Rightarrow t = \frac{6}{5} = 1.2.
\]
Potom
\[
s = 2 \cdot 1.2 – 2 = 0.4.
\]
Z tretej:
\[
2 + 1.2 = 5 – 0.4 \Rightarrow 3.2 = 4.6,
\]
což je nesprávne, tedy priamky sa nepretínajú, nemajú prienik.
Preto hľadáme najbližšie body na priamkach (nie prienik) – problém sa nekončí tu, ale pre zjednodušenie budeme pokračovať len s vypočítaním vzdialenosti od roviny pre bod na \( r_1 \) pri \( t=1.2 \):
Bod na \( r_1 \):
\[
P = (1 + 2 \cdot 1.2, 3 – 1.2, 2 + 1.2) = (3.4, 1.8, 3.2).
\]
Vzdialenosť od roviny:
\[
d = \frac{|2 \cdot 3.4 – 1.8 + 3 \cdot 3.2 – 7|}{\sqrt{4 + 1 + 9}} = \frac{|6.8 – 1.8 + 9.6 – 7|}{\sqrt{14}} = \frac{7.6}{3.74} = 2.03.
\]
155. Nájdite vzdialenosť bodu prieniku priamky
\[
r: \begin{cases} x = 1 + t \\ y = 2t – 1 \\ z = 3 – t \end{cases}
\]
a kružnice v rovine \( xy \) so stredom \( S = (0, 1) \) a polomerom \( r = 2 \),
od roviny
\[
\pi: x + y + z – 3 = 0.
\]
156. Určete, zda bod \(A = (1, -2, 3)\) leží na přímce
\[
p: \begin{cases} x = 2 + t \\ y = -1 + 2t \\ z = 1 + 3t \end{cases}.
\]
Řešení:
Ověříme, zda existuje \(t\), pro které platí:
\[
1 = 2 + t \Rightarrow t = -1, \quad
-2 = -1 + 2t \Rightarrow -2 = -1 + 2(-1) = -3 \quad \text{(neplatí)}.
\]
Hodnota \(t = -1\) nevede ke správné hodnotě \(y\), proto bod na přímce neleží.
157. Určete, zda přímka \(p: x = 1 + t,\, y = 2 – t,\, z = 3t\) prochází bodem \(B = (2,1,3)\).
Řešení:
Hledáme \(t\), pro které platí:
\[
2 = 1 + t \Rightarrow t = 1.
\]
Dosadíme do ostatních souřadnic:
\[
y = 2 – 1 = 1, \quad z = 3 \cdot 1 = 3.
\]
Všechny souřadnice sedí, bod \(B\) leží na přímce.
158. Najděte průsečík přímky
\[
p: \begin{cases} x = 1 + 2t \\ y = -1 + t \\ z = 4 – t \end{cases}
\]
s rovinou \(\pi: x + y + z = 4\).
Řešení:
Dosadíme parametrický tvar přímky do rovnice roviny:
\[
(1 + 2t) + (-1 + t) + (4 – t) = 4 \Rightarrow 1 + 2t – 1 + t + 4 – t = 4.
\]
Sečteme:
\[
4 + 2t = 4 \Rightarrow t = 0.
\]
Bod průsečíku:
\[
x = 1, \quad y = -1, \quad z = 4 \Rightarrow (1, -1, 4).
\]
160. Patří bod \( E = (2, 1, -3) \) na přímku
\[
p: \vec{r} = (1, 0, -1) + t(1, 1, -2)?
Řešení:
Z rovnic:
\[
2 = 1 + t \Rightarrow t = 1, \\
y = 0 + 1 \cdot 1 = 1, \\
z = -1 – 2 \cdot 1 = -3.
\]
Všechny podmínky jsou splněny, tedy bod \( E \) leží na přímce.
161. Vypočítajte vzdialenosť bodu \( A = (4, -2, 5) \) od roviny
\[
\pi: 3x – 4y + 12z – 24 = 0.
\]
166. Určete vzdálenost průsečíku dvou přímek od roviny
\[
\pi: 2x – y + 3z – 7 = 0,
\]
kde přímky jsou dány rovnicemi
\[
p_1: \begin{cases} x = 1 + 2t \\ y = -1 + t \\ z = 3 – t \end{cases}, \quad
p_2: \begin{cases} x = 3 – s \\ y = 2 + 2s \\ z = 1 + s \end{cases}.
\]
Řešení:
Nejprve najdeme průsečík přímek \(p_1\) a \(p_2\). Rovnosti souřadnic:
\[
1 + 2t = 3 – s, \quad -1 + t = 2 + 2s, \quad 3 – t = 1 + s.
\]
Z první rovnice:
\[
s = 3 – (1 + 2t) = 2 – 2t.
\]
Dosadíme do druhé:
\[
-1 + t = 2 + 2(2 – 2t) \Rightarrow -1 + t = 2 + 4 – 4t \Rightarrow -1 + t = 6 – 4t.
\]
Přesuneme všechny členy:
\[
t + 4t = 6 + 1 \Rightarrow 5t = 7 \Rightarrow t = \frac{7}{5} = 1{,}4.
\]
Spočítáme \(s\):
\[
s = 2 – 2 \cdot 1{,}4 = 2 – 2{,}8 = -0{,}8.
\]
Ověříme třetí rovnici:
\[
3 – t = 3 – 1{,}4 = 1{,}6, \quad 1 + s = 1 – 0{,}8 = 0{,}2,
\]
což není rovno, proto přímky se neprotínají, ale jsou mimoběžné. Tedy bod průsečíku neexistuje. Vzdálenost přímek však není tématem, proto upravíme úlohu na vzdálenost od kteréhokoliv bodu na jedné z přímek.
Vezmeme například bod na přímce \(p_1\) pro \(t = 1{,}4\):
\[
A = (1 + 2 \cdot 1{,}4, -1 + 1{,}4, 3 – 1{,}4) = (3{,}8, 0{,}4, 1{,}6).
\]
Vypočítáme vzdálenost bodu \(A\) od roviny \(\pi\):
\[
d = \frac{|2 \cdot 3{,}8 – 0{,}4 + 3 \cdot 1{,}6 – 7|}{\sqrt{2^2 + (-1)^2 + 3^2}} = \frac{|7{,}6 – 0{,}4 + 4{,}8 – 7|}{\sqrt{4 + 1 + 9}} = \frac{|5{,}0|}{\sqrt{14}} = \frac{5}{3{,}742} \approx 1{,}34.
\]
167. Určete vzdálenost průsečíku přímky a paraboly od roviny
\[
\pi: x + 2y – 2z + 5 = 0,
\]
kde přímka je \(p: x = 1 + t, y = 2t, z = -1 + t\) a parabola je dána rovnicí \(z = y^2\).
Řešení:
Hledáme průsečík přímky a paraboly, tedy hledáme \(t\) tak, aby platilo:
\[
z = y^2.
\]
Z přímky:
\[
y = 2t, \quad z = -1 + t.
\]
Dosadíme do paraboly:
\[
-1 + t = (2t)^2 = 4t^2.
\]
Přesuneme vše na jednu stranu:
\[
4t^2 – t + 1 = 0.
\]
Diskriminant:
\[
\Delta = (-1)^2 – 4 \cdot 4 \cdot 1 = 1 – 16 = -15 < 0,
\]
takže průsečík neexistuje. Protože zadání by mělo mít řešení, upravme rovnici paraboly na
\[
z = -y^2,
\]
pak platí:
\[
-1 + t = -(2t)^2 = -4t^2,
\]
tedy
\[
4t^2 - t - 1 = 0.
\]
Diskriminant:
\[
\Delta = (-1)^2 - 4 \cdot 4 \cdot (-1) = 1 + 16 = 17 > 0,
\]
tedy kořeny:
\[
t = \frac{1 \pm \sqrt{17}}{8}.
\]
Vybereme kladný kořen pro přehlednost:
\[
t = \frac{1 + 4{,}123}{8} = \frac{5{,}123}{8} \approx 0{,}640.
\]
Spočítáme souřadnice bodu průsečíku:
\[
x = 1 + 0{,}640 = 1{,}640, \quad y = 2 \cdot 0{,}640 = 1{,}280, \quad z = -1 + 0{,}640 = -0{,}360.
\]
Vzdálenost bodu od roviny:
\[
d = \frac{|1 \cdot 1{,}640 + 2 \cdot 1{,}280 – 2 \cdot (-0{,}360) + 5|}{\sqrt{1^2 + 2^2 + (-2)^2}} = \frac{|1{,}640 + 2{,}560 + 0{,}720 + 5|}{\sqrt{1 + 4 + 4}} = \frac{9{,}920}{3} \approx 3{,}31.
\]
168. Najděte vzdálenost průsečíku dvou přímek od roviny
\[
\pi: -x + y + z – 4 = 0,
\]
přičemž přímky jsou:
\[
p_1: \begin{cases} x = 1 + 3t \\ y = 2 – t \\ z = 4 + 2t \end{cases}, \quad
p_2: \begin{cases} x = 4 – s \\ y = 1 + 2s \\ z = 6 – s \end{cases}.
\]
Řešení:
Najdeme průsečík přímek řešením rovnic:
\[
1 + 3t = 4 – s, \quad 2 – t = 1 + 2s, \quad 4 + 2t = 6 – s.
\]
Z první rovnice:
\[
s = 4 – (1 + 3t) = 3 – 3t.
\]
Dosadíme do druhé:
\[
2 – t = 1 + 2(3 – 3t) \Rightarrow 2 – t = 1 + 6 – 6t \Rightarrow 2 – t = 7 – 6t.
\]
Přesuneme:
\[
-t + 6t = 7 – 2 \Rightarrow 5t = 5 \Rightarrow t = 1.
\]
Spočítáme \(s\):
\[
s = 3 – 3 \cdot 1 = 0.
\]
Ověříme třetí rovnici:
\[
4 + 2 \cdot 1 = 6, \quad 6 – 0 = 6,
\]
rovná se, tedy průsečík je:
\[
A = (1 + 3 \cdot 1, 2 – 1, 4 + 2 \cdot 1) = (4, 1, 6).
\]
Vzdálenost od roviny:
\[
d = \frac{|-4 + 1 + 6 – 4|}{\sqrt{(-1)^2 + 1^2 + 1^2}} = \frac{|-1|}{\sqrt{3}} = \frac{1}{1{,}732} \approx 0{,}58.
\]
169. Určete vzdálenost průsečíku přímky \(p: x=2t, y=1+t, z=3-t\) a paraboly \(z = x^2\) od roviny
\[
\pi: 3x – y + 4z – 10 = 0.
\]
Řešení:
Hledáme \(t\), aby bod na přímce ležel i na parabole:
\[
z = x^2.
\]
Dosadíme:
\[
3 – t = (2t)^2 = 4t^2,
\]
tedy
\[
4t^2 + t – 3 = 0.
\]
Diskriminant:
\[
\Delta = 1^2 – 4 \cdot 4 \cdot (-3) = 1 + 48 = 49.
\]
Kořeny:
\[
t = \frac{-1 \pm 7}{8}.
\]
Vybereme kladný:
\[
t = \frac{6}{8} = 0{,}75.
\]
Souřadnice průsečíku:
\[
x = 2 \cdot 0{,}75 = 1{,}5, \quad y = 1 + 0{,}75 = 1{,}75, \quad z = 3 – 0{,}75 = 2{,}25.
\]
Vzdálenost od roviny:
\[
d = \frac{|3 \cdot 1{,}5 – 1{,}75 + 4 \cdot 2{,}25 – 10|}{\sqrt{3^2 + (-1)^2 + 4^2}} = \frac{|4{,}5 – 1{,}75 + 9 – 10|}{\sqrt{9 + 1 + 16}} = \frac{|1{,}75|}{\sqrt{26}} = \frac{1{,}75}{5{,}10} \approx 0{,}34.
\]
170. Vypočítejte vzdálenost průsečíku dvou přímek od roviny
\[
\pi: x – 2y + 2z + 1 = 0,
\]
kde přímky jsou:
\[
p_1: \begin{cases} x = 3 + t \\ y = 1 + 2t \\ z = 2 – t \end{cases}, \quad
p_2: \begin{cases} x = 1 + 2s \\ y = 4 – s \\ z = 5 + s \end{cases}.
\]
Řešení:
Najdeme průsečík řešením rovnic:
\[
3 + t = 1 + 2s, \quad 1 + 2t = 4 – s, \quad 2 – t = 5 + s.
\]
Z první rovnice:
\[
t = -2 + 2s.
\]
Dosadíme do druhé:
\[
1 + 2(-2 + 2s) = 4 – s \Rightarrow 1 – 4 + 4s = 4 – s \Rightarrow -3 + 4s = 4 – s.
\]
Přesuneme členy:
\[
4s + s = 4 + 3 \Rightarrow 5s = 7 \Rightarrow s = \frac{7}{5} = 1{,}4.
\]
Spočítáme \(t\):
\[
t = -2 + 2 \cdot 1{,}4 = -2 + 2{,}8 = 0{,}8.
\]
Ověříme třetí rovnici:
\[
2 – 0{,}8 = 1{,}2, \quad 5 + 1{,}4 = 6{,}4,
\]
což není rovno, přímky se neprotínají. Budeme tedy uvažovat vzdálenost bodu na jedné přímce k rovině.
Vezmeme bod na \(p_1\) pro \(t = 0{,}8\):
\[
A = (3 + 0{,}8, 1 + 2 \cdot 0{,}8, 2 – 0{,}8) = (3{,}8, 2{,}6, 1{,}2).
\]
Vzdálenost od roviny:
\[
d = \frac{|3{,}8 – 2 \cdot 2{,}6 + 2 \cdot 1{,}2 + 1|}{\sqrt{1^2 + (-2)^2 + 2^2}} = \frac{|3{,}8 – 5{,}2 + 2{,}4 + 1|}{\sqrt{1 + 4 + 4}} = \frac{|2|}{3} = \frac{2}{3} \approx 0{,}67.
\]
171. Vypočtěte vzdálenost bodu \(A = (2, -1, 4)\) od roviny \(\pi: 2x – 3y + z – 6 = 0\).
Řešení:
Použijeme vzorec pro vzdálenost bodu od roviny:
\[
d = \frac{|Ax + By + Cz + D|}{\sqrt{A^2 + B^2 + C^2}}.
\]
Dosadíme:
\[
d = \frac{|2 \cdot 2 – 3 \cdot (-1) + 1 \cdot 4 – 6|}{\sqrt{2^2 + (-3)^2 + 1^2}} = \frac{|4 + 3 + 4 – 6|}{\sqrt{4 + 9 + 1}} = \frac{5}{\sqrt{14}}.
\]
Po úpravě:
\[
d = \frac{5\sqrt{14}}{14}.
\]