공간에서 꼬인 위치에 있는 두 직선 l1과 l2 사이의 거리는 l1 위의 임의의 점과 l2 위의 임의의 점 사이의 최단거리를 말한다. 즉, 직선 l1 위의 임의의 한 점으로부터, 직선 l2를 포함하고 직선 l1과 만나지 않는 평면 사이의 거리와 같다.
(다)공간에서 두 직선이 다음과 같이 주어졌다고 하자.l1:x−1=3y−2=4z+4,l2:2x−2=3y+1=2z
[3.1] 두 직선 l1과 l2가 꼬인 위치에 있음을 보이시오.
[3.2] 직선 l2를 포함하고, 직선 l1과 만나지 않는 평면 α의 방정식을 구하시오.
[3.3] 직선 l1과 직선 l2 사이의 거리를 구하시오.
해설강의 준비중
서울과학기술대 2019학년도 모의논술 온라인 자연계열 3번 · mathesis.kr/archive/seoultech/2019mo_online/jayeon_3
[3.1] 직선 l1의 방향벡터는 d1=(1,3,4), 직선 l2의 방향벡터는 d2=(2,3,2)이고d1=kd2이므로 두 직선은 평행하지 않다.두 직선이 만나려면 l1:x−1=3y−2=4z+4와 l2:2x−2=3y+1=2z를 동시에 만족하는 x,y,z가 있어야 한다.3x−3=y−2,3x−6=2y+2를 풀면 x=−2, y=−7이므로 l1에서는 z=−16이고, l2에서는 z=−4이다. 따라서 l1과 l2를 동시에 만족하는 x,y,z가 없으므로 두 직선은 만나지 않는다.
[3.2] 평면 α의 법선벡터를 n=(a,b,c)라고 하면 n은 d1, d2와 서로 수직이므로n⋅d1=a+3b+4c=0n⋅d2=2a+3b+2c=0이다. b를 소거하면 −a+2c=0이므로 n=(2,−2,1)이다. 따라서 l2 위의 점, 예를 들면, 점 (2,−1,0)을 지나고 n에 수직인 평면을 구하면 되므로2(x−2)−2(y+1)+z=0,즉, 2x−2y+z−6=0이다.
[3.3] 직선 l1 위의 점 (1,2,−4)와 평면 α 사이의 거리를 구하면d=4+4+1∣2−4−4−6∣=4이다.