作业帮 > 数学 > 作业

MN是异面直线a,b的公垂线段,长度为定长的线段PQ两端分别在a,b上滑动,求证:过M,N,P,Q四点的球的半径为定值,

来源:学生作业帮 编辑:作业帮 分类:数学作业 时间:2024/07/13 14:07:22
MN是异面直线a,b的公垂线段,长度为定长的线段PQ两端分别在a,b上滑动,求证:过M,N,P,Q四点的球的半径为定值,并求这个定值

如图所示,将条异面直线放在空间直角坐标系中,并且使得共垂线MN在Z轴上,假设MN的长度为2c

并且两条直线和y轴的夹角都相同.

假设PQ的长度始终是2a,要满足题目意思,显然a>c.

现在找到P,Q,a,b在xoy平面上的投影,如上面右图所示,
假设两个直线的家角为θ,范围是(0,pi/2].

通过几何分析或者设出P和Q的坐标可以知道,P ‘Q ’是定长,|P’ Q‘ |=2sqrt(a^2 -c^2)
并且PQMN所在的球的球心必定在xoy平面上,而且就是三角形P 'OQ'的外接圆的圆心,由两条直线的投影的夹角也是θ可以知道,
也就是P ' Q ‘的长度恒定,而角P' O Q'=θ或者pi-θ
根据正弦定理:
2R=|P’ Q‘|/sinθ 或者2R=|P’ Q‘|/sin(pi-θ)
也就是2R=2sqrt(a^2 -c^2) /sinθ