문제 은행 · 미적분 · 대학 미적분 · 벡터와 공간

벡터의 연산

먼저 혼자 풀어 보고, 풀이로 확인한 다음, 아래 「한 번 더」 문제로 이어서 연습하세요.

CLP-3 · 1.2절 · 19번대학 수준우리말 번역

다음과 같이 정의된 평면 WW 를 생각하세요.

W : −x+3y+3z=6,W\ :\ -x + 3y + 3z = 6,\qquad

WW 위에서 0≤x≤30 \le x \le 3, 0≤y≤20 \le y \le 2 로 정의되는 평행사변형의 넓이를 구하세요.

영어 원문 보기

Consider the plane WW, defined by:

W : −x+3y+3z=6,W\ :\ -x + 3y + 3z = 6,\qquad

Find the area of the parallelogram on WW defined by 0≤x≤30 \le x \le 3, 0≤y≤20 \le y \le 2.

답 쓰고 채점
정답·풀이 보기

다음에 유의한다.

  • WW 위의 점 중 x=0x=0, y=0y=0 인 점은 −0+3(0)+3z=6-0+3(0)+3z=6 을 만족시키므로 z=2z=2 이다.
  • WW 위의 점 중 x=0x=0, y=2y=2 인 점은 −0+3(2)+3z=6-0+3(2)+3z=6 을 만족시키므로 z=0z=0 이다.
  • WW 위의 점 중 x=3x=3, y=0y=0 인 점은 −3+3(0)+3z=6-3+3(0)+3z=6 을 만족시키므로 z=3z=3 이다.
  • WW 위의 점 중 x=3x=3, y=2y=2 인 점은 −3+3(2)+3z=6-3+3(2)+3z=6 을 만족시키므로 z=1z=1 이다.

따라서 평행사변형의 네 꼭짓점은 (0,0,2)(0,0,2), (0,2,0)(0,2,0), (3,0,3)(3,0,3), (3,2,1)(3,2,1) 이다. 벡터

d1=<0−0 , 2−0 , 0−2>=<0 , 2 , −2>d2=<3−0 , 0−0 , 3−2>=<3 , 0 , 1>\begin{aligned} \mathbf{d}_1&=\left< 0-0 \,,\, 2-0 \,,\, 0-2 \right> = \left< 0 \,,\, 2 \,,\, -2\right> \\ \mathbf{d}_2&=\left< 3-0 \,,\, 0-0 \,,\, 3-2 \right> = \left< 3 \,,\, 0 \,,\, 1\right> \end{aligned}

는 평행사변형의 두 변을 이룬다. 따라서 평행사변형의 넓이는

∣d1×d2∣=∣det⁡[ı^ȷ^k^02−2301]∣=∣2 ı^−6 ȷ^−6k^∣=76=219\begin{aligned} \big|\mathbf{d}_1\times\mathbf{d}_2\big| =\left|\det\left[\begin{matrix} \hat{\boldsymbol{\imath}} & \hat{\boldsymbol{\jmath}} & \hat{\mathbf{k}} \\ 0 & 2 & -2 \\ 3 & 0 & 1 \end{matrix}\right]\right| =\left| 2\,\hat{\boldsymbol{\imath}} - 6\,\hat{\boldsymbol{\jmath}} -6\hat{\mathbf{k}} \right| =\sqrt{76} =2\sqrt{19} \end{aligned}

이다.

원본 교재 풀이(영어)

Note that

  • the point on WW with x=0x=0, y=0y=0 obeys −0+3(0)+3z=6-0+3(0)+3z=6 and so has z=2z=2
  • the point on WW with x=0x=0, y=2y=2 obeys −0+3(2)+3z=6-0+3(2)+3z=6 and so has z=0z=0
  • the point on WW with x=3x=3, y=0y=0 obeys −3+3(0)+3z=6-3+3(0)+3z=6 and so has z=3z=3
  • the point on WW with x=3x=3, y=2y=2 obeys −3+3(2)+3z=6-3+3(2)+3z=6 and so has z=1z=1

So the four corners of the parallelogram are (0,0,2)(0,0,2), (0,2,0)(0,2,0), (3,0,3)(3,0,3) and (3,2,1)(3,2,1). The vectors

d1=<0−0 , 2−0 , 0−2>=<0 , 2 , −2>d2=<3−0 , 0−0 , 3−2>=<3 , 0 , 1>\begin{aligned} \mathbf{d}_1&=\left< 0-0 \,,\, 2-0 \,,\, 0-2 \right> = \left< 0 \,,\, 2 \,,\, -2\right> \\ \mathbf{d}_2&=\left< 3-0 \,,\, 0-0 \,,\, 3-2 \right> = \left< 3 \,,\, 0 \,,\, 1\right> \end{aligned}

form two sides of the paralleogram. So the area of the parallelogram is

∣d1×d2∣=∣det⁡[ı^ȷ^k^02−2301]∣=∣2 ı^−6 ȷ^−6k^∣=76=219\begin{aligned} \big|\mathbf{d}_1\times\mathbf{d}_2\big| =\left|\det\left[\begin{matrix} \hat{\boldsymbol{\imath}} & \hat{\boldsymbol{\jmath}} & \hat{\mathbf{k}} \\ 0 & 2 & -2 \\ 3 & 0 & 1 \end{matrix}\right]\right| =\left| 2\,\hat{\boldsymbol{\imath}} - 6\,\hat{\boldsymbol{\jmath}} -6\hat{\mathbf{k}} \right| =\sqrt{76} =2\sqrt{19} \end{aligned}

한 번 더 — 비슷한 문제OpenStax 3권 · 2장 복습 · 15번우리말 번역

다음 문제에서 주어진 조건을 만족하는 평면의 방정식을 구하세요.

세 점 (0,1,5),(2,−1,6), 그리고 (3,2,5)(0,1,5),(2,-1,6),\,\text{그리고}\,(3,2,5) 를 지나는 평면

다 풀었으면 정답 확인

−x+3y+8z=43-x+3y+8z=43

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