Find the shortest distance between the lines r=(i+2j+k)+lambda∗(i−j+k)r = (i + 2j + k) + lambda*(i - j + k) and r=(2i−j−k)+mu∗(2i+j+2k)r = (2i - j - k) + mu*(2i + j + 2k).

Answer: रेखाओं के बीच की न्यूनतम दूरी 322\frac{3\sqrt{2}}{2} है।

Step-by-step solution

Step 1: रेखाओं का सदिश रूप पहचानें

दी गई रेखाएँ सदिश रूप में हैं r⃗=a⃗1+λb⃗1\vec{r} = \vec{a}_{1} + \lambda\vec{b}_{1} और r⃗=a⃗2+μb⃗2\vec{r} = \vec{a}_{2} + \mu\vec{b}_{2} । हमें पहले इन रेखाओं से a⃗1\vec{a}_{1}, b⃗1\vec{b}_{1}, a⃗2\vec{a}_{2}, और b⃗2\vec{b}_{2} के मानों को पहचानना होगा।

Step 2: सदिश a⃗1\vec{a}_{1}, b⃗1\vec{b}_{1}, a⃗2\vec{a}_{2}, b⃗2\vec{b}_{2} निर्धारित करें

पहली रेखा से, हमें a⃗1=i^+2j^+k^\vec{a}_{1} = \hat{i} + 2\hat{j} + \hat{k} और b⃗1=i^−j^+k^\vec{b}_{1} = \hat{i} - \hat{j} + \hat{k} प्राप्त होता है। दूसरी रेखा से, हमें a⃗2=2i^−j^−k^\vec{a}_{2} = 2\hat{i} - \hat{j} - \hat{k} और b⃗2=2i^+j^+2k^\vec{b}_{2} = 2\hat{i} + \hat{j} + 2\hat{k} प्राप्त होता है।

Step 3: a⃗2−a⃗1\vec{a}_{2} - \vec{a}_{1} की गणना करें

दो रेखाओं के बीच की न्यूनतम दूरी ज्ञात करने के लिए, हमें a⃗2−a⃗1\vec{a}_{2} - \vec{a}_{1} की गणना करने की आवश्यकता है, जो कि दो रेखाओं पर स्थित दो बिंदुओं के स्थिति सदिशों का अंतर है।

Step 4: b⃗1×b⃗2\vec{b}_{1} \times \vec{b}_{2} की गणना करें

हमें सदिश b⃗1\vec{b}_{1} और b⃗2\vec{b}_{2} का क्रॉस उत्पाद भी ज्ञात करना होगा। यह क्रॉस उत्पाद दोनों रेखाओं के समानांतर एक सदिश देता है और न्यूनतम दूरी के सूत्र का एक महत्वपूर्ण घटक है।

Step 5: ∣b⃗1×b⃗2∣|\vec{b}_{1} \times \vec{b}_{2}| का परिमाण ज्ञात करें

अब हम b⃗1×b⃗2\vec{b}_{1} \times \vec{b}_{2} का परिमाण ज्ञात करते हैं। यह मान सूत्र के भाजक में उपयोग किया जाएगा और हमें न्यूनतम दूरी प्राप्त करने में मदद करेगा।

Step 6: (a⃗2−a⃗1)⋅(b⃗1×b⃗2)(\vec{a}_{2} - \vec{a}_{1}) \cdot (\vec{b}_{1} \times \vec{b}_{2}) की गणना करें

हमें (a⃗2−a⃗1)(\vec{a}_{2} - \vec{a}_{1}) और (b⃗1×b⃗2)(\vec{b}_{1} \times \vec{b}_{2}) का अदिश उत्पाद ज्ञात करना होगा। यह न्यूनतम दूरी सूत्र का अंश है।

Step 7: न्यूनतम दूरी के सूत्र का उपयोग करें

दो रेखाओं के बीच की न्यूनतम दूरी के लिए सूत्र है d=∣(a⃗2−a⃗1)⋅(b⃗1×b⃗2)∣b⃗1×b⃗2∣∣d = \left|\frac{(\vec{a}_{2} - \vec{a}_{1}) \cdot (\vec{b}_{1} \times \vec{b}_{2})}{|\vec{b}_{1} \times \vec{b}_{2}|}\right| । अब हम सभी गणना किए गए मानों को इस सूत्र में प्रतिस्थापित करेंगे।

Step 8: न्यूनतम दूरी की गणना करें

अब हम पिछले चरणों में पाए गए मानों को सूत्र में प्रतिस्थापित करते हैं: (a⃗2−a⃗1)⋅(b⃗1×b⃗2)=−9(\vec{a}_{2} - \vec{a}_{1}) \cdot (\vec{b}_{1} \times \vec{b}_{2}) = -9 और ∣b⃗1×b⃗2∣=32|\vec{b}_{1} \times \vec{b}_{2}| = 3\sqrt{2} । परिणाम को सरल बनाने पर हमें न्यूनतम दूरी प्राप्त होती है।

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