Let P ( x 1 , y 1 , z 1 ) P(x_1,y_1,z_1) P ( x 1 , y 1 , z 1 ) be any point on the cylinder. Draw P M PM PM perpendicular to the axis of the cylinder.
Then P M = r PM=r PM = r .
Let A ( a , b , c ) A(a,b,c) A ( a , b , c ) be the point which lies on the axis
x − a l = y − b m = z − c n \frac{x-a}{l}=\frac{y-b}{m}=\frac{z-c}{n} l x − a = m y − b = n z − c Now
A P 2 = ( x 1 − a ) 2 + ( y 1 − b ) 2 + ( z 1 − c ) 2 AP^2=(x_1-a)^2+(y_1-b)^2+(z_1-c)^2 A P 2 = ( x 1 − a ) 2 + ( y 1 − b ) 2 + ( z 1 − c ) 2
M A = p r o j e c t i o n o f A P o n t h e a x i s MA=projection\space of\space AP\space on\space the\space axis M A = p ro j ec t i o n o f A P o n t h e a x i s
M A = l ( x − a ) + m ( y − b ) + n ( z − c ) ( l 2 + m 2 + n 2 ) MA=\frac{l(x-a)+m(y-b)+n(z-c)}{\sqrt(l^2+m^2+n^2)} M A = ( l 2 + m 2 + n 2 ) l ( x − a ) + m ( y − b ) + n ( z − c ) Now, from the right angled △ A M P \bigtriangleup AMP △ A MP , we get
A P 2 − M A 2 = M P 2 AP^2-MA^2=MP^2 A P 2 − M A 2 = M P 2 ( x 1 − a ) 2 + ( y 1 − b ) 2 + ( z 1 − c ) 2 − ( l ( x 1 − a ) + m ( y 1 − b ) + m ( z 1 − c ) ( l 2 + m 2 + n 2 ) ) 2 = r 2 (x_1-a)^2+(y_1-b)^2+(z_1-c)^2-(\frac{l(x_1-a)+m(y_1-b)+m(z_1-c)}{\sqrt(l^2+m^2+n^2)})^2=r^2 ( x 1 − a ) 2 + ( y 1 − b ) 2 + ( z 1 − c ) 2 − ( ( l 2 + m 2 + n 2 ) l ( x 1 − a ) + m ( y 1 − b ) + m ( z 1 − c ) ) 2 = r 2
Then the required equation of the cylinder is
( x − a ) 2 + ( y − b ) 2 + ( z − c ) 2 − ( l ( x − a ) + m ( y − b ) + m ( z − c ) ( l 2 + m 2 + n 2 ) ) 2 = r 2 (x-a)^2+(y-b)^2+(z-c)^2-(\frac{l(x-a)+m(y-b)+m(z-c)}{\sqrt(l^2+m^2+n^2)})^2=r^2 ( x − a ) 2 + ( y − b ) 2 + ( z − c ) 2 − ( ( l 2 + m 2 + n 2 ) l ( x − a ) + m ( y − b ) + m ( z − c ) ) 2 = r 2
Given P ( 1 , − 1 , 4 ) P(1,-1,4) P ( 1 , − 1 , 4 ) , the line
x − 1 2 = y − 3 5 = z + 1 3 \frac{x-1}{2}=\frac{y-3}{5}=\frac{z+1}{3} 2 x − 1 = 5 y − 3 = 3 z + 1 x 1 = 1 , y 1 = − 1 , z 1 = 4 , x_1=1,y_1=-1,z_1=4, x 1 = 1 , y 1 = − 1 , z 1 = 4 ,
a = 1 , b = 3 , c = − 1 , a=1,b=3,c=-1, a = 1 , b = 3 , c = − 1 ,
l = 2 , m = 5 , n = 3 l=2,m=5,n=3 l = 2 , m = 5 , n = 3
r 2 = ( 1 − 1 ) 2 + ( − 1 − 2 ) 2 + ( 4 − ( − 1 ) ) 2 − ( 3 ( 1 − 1 ) + 5 ( − 1 − 3 ) + 3 ( 4 − ( − 1 ) ) ( 2 2 + 5 2 + 3 2 ) ) 2 r^2=(1-1)^2+(-1-2)^2+(4-(-1))^2-(\frac{3(1-1)+5(-1-3)+3(4-(-1))}{\sqrt(2^2+5^2+3^2)})^2 r 2 = ( 1 − 1 ) 2 + ( − 1 − 2 ) 2 + ( 4 − ( − 1 ) ) 2 − ( ( 2 2 + 5 2 + 3 2 ) 3 ( 1 − 1 ) + 5 ( − 1 − 3 ) + 3 ( 4 − ( − 1 )) ) 2
r 2 = 1533 38 r^2=\frac{1533}{38} r 2 = 38 1533 Answer:
The equation of the right circular cylinder
( x − 1 ) 2 + ( y − 3 ) 2 + ( z + 1 ) 2 − ( 2 ( x − 1 ) + 5 ( y − 3 ) + 3 ( z − 1 ) ) 2 38 = 1533 38 (x-1)^2+(y-3)^2+(z+1)^2-\frac{(2(x-1)+5(y-3)+3(z-1))^2}{38}=\frac{1533}{38} ( x − 1 ) 2 + ( y − 3 ) 2 + ( z + 1 ) 2 − 38 ( 2 ( x − 1 ) + 5 ( y − 3 ) + 3 ( z − 1 ) ) 2 = 38 1533