במרחב יש שלושה סוגים של זוויות: בין שני ישרים, בין ישר למישור, ובין שני מישורים. את שלושתם מחשבים בעזרת וקטורים.
זווית בין שני ישרים
הזווית בין שני ישרים היא הזווית בין וקטורי הכיוון שלהם.
אבל זווית בין ישרים היא תמיד חדה (או ישרה). לכן במונה לוקחים ערך מוחלט.
אותה נוסחה כמו זווית בין וקטורים, עם ערך מוחלט במונה
הזווית בין ישר בכיוון לישר בכיוון
מכפלה סקלרית, שני אורכים, ואז .
המכפלה הסקלרית
האורכים
ומה עושים אם המכפלה הסקלרית יוצאת שלילית?
להציג את התשובה והפתרון
לוקחים ערך מוחלט. בלעדיו היינו מקבלים , אבל בין שני ישרים יש שתי זוויות, ו-, והזווית בין הישרים היא החדה.
שני ישרים מאונכים כשהמכפלה הסקלרית של וקטורי הכיוון היא . זה נכון גם כשהישרים מצטלבים ולא נפגשים.
זווית בין ישר למישור
הזווית בין ישר למישור היא הזווית בין הישר לבין ההיטל שלו על המישור.
וקטור הנורמל ניצב למישור. לכן הזווית בין ל- משלימה את ל-, ובמקום מקבלים .
וקטור הכיוון של הישר, הנורמל של המישור
הזווית בין ישר בכיוון למישור
הנורמל נקרא מהמקדמים של המשוואה.
המקדמים של , ו-
סינוס, לא קוסינוס
הישר מקביל למישור (או מוכל בו): הזווית
הישר ניצב למישור: הזווית
זווית בין שני מישורים
הזווית בין שני מישורים היא הזווית בין וקטורי הנורמל שלהם. גם היא חדה, ולכן שוב ערך מוחלט.
הזווית בין המישורים ו-
שני נורמלים, ואותו חישוב כמו בין ישרים.
שני מישורים מאונכים כש-.
שתי טעויות שעולות נקודות בבחינה. הראשונה: זווית בין ישר למישור.
בין ישר למישור משתמשים בסינוס: ניצב למישור, לא שוכב עליו.
זווית בין ישרים או בין מישורים היא חדה. שוכחים ערך מוחלט, ומקבלים את הזווית המשלימה ל-.
איך זוכרים? ישר וישר, מישור ומישור: . ישר ומישור: , כי הנורמל «מסובב» את הזווית ב-.
תרגילים
תרגיל 1
מהי הזווית (במעלות) בין ישר בכיוון לישר בכיוון ?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 45
הפתרון:
המונה הוא המכפלה הסקלרית, והמכנה הוא מכפלת האורכים, לא מכפלת הרכיבים.
תרגיל 2
מהי הזווית בין הישרים ו-? עגלו לשתי ספרות אחרי הנקודה.
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 63.61
הפתרון:
הזווית תלויה רק בוקטורי הכיוון. הנקודות ו- לא נכנסות לחישוב.
תרגיל 3
וקטורי הכיוון של שני ישרים הם ו-. מהי הזווית בין הישרים?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: ג
הפתרון:
שלילי
היא הזווית בין הווקטורים. בין הישרים לוקחים את הזווית החדה.
תרגיל 4
נתונים הישרים ו-. הטענה: הישרים מאונכים זה לזה.
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: נכון
הפתרון:
המכפלה הסקלרית של וקטורי הכיוון
ישרים מאונכים לא חייבים להיפגש: גם ישרים מצטלבים יכולים להיות מאונכים.
תרגיל 5
וקטורי הכיוון של שני ישרים הם ו-. לאיזה ערך של הישרים מאונכים?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: -1
הפתרון:
מכפלה סקלרית שווה לאפס
מאונכים פירושו מכפלה סקלרית אפס, לא וקטורים פרופורציונליים (זה מקבילים).
תרגיל 6
מהי הזווית (במעלות) בין הישר למישור ?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 45
הפתרון:
הנורמל של המישור
הנורמל של הוא : המקדמים של ו- הם אפס.
תרגיל 7
מהי הזווית בין הישר למישור ? עגלו לשתי ספרות אחרי הנקודה.
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 26.39
הפתרון:
עם היינו מקבלים , הזווית המשלימה. בין ישר למישור: .
תרגיל 8
איזו נוסחה נותנת את הזווית בין ישר שווקטור הכיוון שלו למישור שהנורמל שלו ?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: ד
הפתרון:
הזווית בין ל-
הנוסחה עם נותנת את הזווית בין הישר לנורמל, לא למישור.
תרגיל 9
מהי הזווית (במעלות) בין המישורים ו-?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 60
הפתרון:
במישור אין : הרכיב השני של הנורמל הוא אפס, לא חסר.
תרגיל 10
הטענה: המישורים ו- מאונכים זה לזה.
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: נכון
הפתרון:
מכפלת הנורמלים
בודקים את הנורמלים. המספרים ו- קובעים איפה המישור, לא לאן הוא נוטה.
תרגיל 11
הטענה: הישר ניצב למישור .
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: לא נכון
הפתרון:
הרכיבים לא באותו יחס
ישר ניצב למישור כשוקטור הכיוון מקביל לנורמל. שני רכיבים באותו יחס לא מספיקים: צריך את שלושתם.
תרגיל 12
באיזו פונקציה מחשבים כל זווית?
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: זווית בין שני ישרים — · זווית בין ישר למישור — · זווית בין שני מישורים — · זווית בין ישר לציר — · זווית בין ישר למישור —
הפתרון:
בין שני ישרים, ובין שני מישורים
בין ישר למישור
ציר הוא ישר, ו- הוא מישור. השם דומה, החישוב שונה.
תרגיל 13
יואב חישב את הזווית בין ישר בכיוון למישור . שורה אחת שגויה. מצאו אותה.
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: →
הפתרון:
בין ישר למישור: סינוס
החישוב של המכפלה נכון, הטעות בבחירת . השורה השלישית רק ממשיכה את הטעות.
תרגיל 14
השלימו.
המישורים ו- מאונכים כאשר ____.
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: המישורים ו- מאונכים כאשר 1.
הפתרון:
מאונכים: מכפלת הנורמלים אפס.
תרגיל 15
נתונות הנקודות ו-. מהי הזווית בין הישר למישור ? עגלו לשתי ספרות אחרי הנקודה.
להציג את התשובה והפתרון
התשובה: 41.81
הפתרון:
וקטור כיוון לישר
וקטור הכיוון של הישר הוא עצמו. אין צורך במשוואת הישר.