《數學提高》平面方程怎麼求

2021-01-14 培教講堂

已知兩點和一個向量都在同一個平面上,兩點可以組成一個向量。這兩點組成的向量能求出來,同時還已知直線的方向向量,所以通過求法線就可以得到平面方程。

已知點和直線求平面方程

任取直線上一點,與直線外已知點構成向量,顯然該向量位於平面內;

然後根據直線方程得到直線方向向量,同理這一直線方向向量亦位於平面內。將兩向量叉積就能得到垂直於待求平面的法向量,最後根據法向量和任一點坐標寫出平面的點法式方程。

如果不能直接看出直線的方向向量,可以在直線上再選一點,構成的向量就是直線的方向向量。

平面方程類型

一、截距式

設平面方程為Ax+By+Cz+D=0,若D不等於0,取a=-D/A,b=-D/B,c=-D/C,則得平面的截距式方程:x/a+y/b+z/c=1。

它與三坐標軸的交點分別為P(a,0,0),Q(0,b,0),R(0,0,c),其中,a,b,c依次稱為該平面在x,y,z軸上的截距。

二、點法式

n為平面的法向量,n=(A,B,C),M,M'為平面上任意兩點,則有n·MM'=0,MM'=(x-x0,y-y0,z-z0),從而得平面的點法式方程:A(x-x0)+B(y-y0)+C(z-z0)=0。

三點求平面可以取向量積為法線。

任一三元一次方程的圖形總是一個平面,其中x,y,z的係數就是該平面的一個法向量的坐標。

兩平面互相垂直相當於A1A2+B1B2+C1C2=0。

兩平面平行或重合相當於A1/A2=B1/B2=C1/C2。

點到平面的距離=abs(Ax0+By0+Cz0+D)/sqrt(A^2+B^2+C^2)。求解過程:面內外兩點連線在法向量上的映射Prj(小n)(帶箭頭P1P0)=數量積。

三、一般式

Ax+By+Cz+D=0,其中A,B,C,D為已知常數,並且A,B,C不同時為零。

四、法線式

xcosα+ycosβ+zcosγ=p,其中cosα、cosβ、cosγ是平面法矢量的方向餘弦,p為原點到平面的距離。


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