Задача 55741 5.2.9)Написать уравнение.
Условие
5.2.9)Написать уравнение плоскости,проходящей через точку M(1;-1;0) , параллельно векторам a=(0;2;3) и b(-1;4;2)
Решение
Пусть P(x;y;z) — произвольная точка плоскости.
Условие компланарности- равенство 0 определителя третьего порядка, составленного из координат этих векторов
Раскрываем определитель по правилу треугольника:
Математический портал
Nav view search
Navigation
Search
- Вы здесь:
- Home
Плоскость в пространстве, всевозможные уравнения, расстояние от точки до плоскости.
Литература: Сборник задач по математике. Часть 1. Под ред А. В. Ефимова, Б. П. Демидовича.
Существуют такие формы записи уравнения плоскости:
1) $Ax+By+Cz+D=0 -$ общее уравнение плоскости $P,$ где $\overline
2) $A(x-x_0)+B(y-y_0)+C(z-z_0)=0 -$ уравнение плоскости $P,$ которая проходит через точку $M(x_0, y_0, z_0)$ перпендикулярно вектору $\overline
4) $\begin
5) $x\cos\alpha+y\cos\beta+z\cos\gamma-p=0 -$ нормальное уравнение плоскости, где $\cos\alpha, \cos\beta$ и $\cos\gamma -$ направляющие косинусы нормального вектора $\overline
Общее уравнение плоскости приводится к нормальному, путем умножения на нормирующий множитель $\mu=-\frac
Расстояние от точки $M(x_0, y_0, z_0)$ до плоскости $P: Ax+By+Cz+D=0$ вычисляется по формуле $$d=\left|\frac
Примеры:
2.180.
а) Заданы плоскость $P: -2x+y-z+1=0$ и точка $M(1, 1, 1).$ Написать уравнение плоскости $P’,$ проходящей через точку $M$ параллельно плоскости $P$ и вычислить расстояние $\rho(P, P’).$
Решение.
Так как п.лоскости $P$ и $P’$ параллельны, то нормальный вектор для плоскости $P$ будет также нормальным вектором для плоскости $P’.$ Из уравнения плоскости получаем $\overline
Далее запишем уравнение плоскости по формуле ( 2): $A(x-x_0)+B(y-y_0)+C(z-z_0)=0 -$ уравнение плоскости, которая проходит через точку $M(x_0, y_0, z_0)$ перпендикулярно вектору $\overline
Ответ: $-2x+y-z+2=0.$
2.181.
а) Написать уравнение плоскости $P’,$ проходящей через заданные точки $M_1(1, 2, 0)$ и $M_2(2, 1, 1)$ перпендикулярно заданной плоскости $P: -x+y-1=0.$
Решение.
Из уравнения плоскости $P,$ находим ее нормальный вектор $\overline
Поскольку $z_N=0,$ то есть вектор $N\in XoY,$ то $z_
Мы нашли точку $M_3=(2, 1, 0).$
Так как точка $M_1\in P’,$ то и $M_3\in P’.$ Запишем уравнение плоскости, которая проходит через три точки $M_1 (1, 2, 0), M_2(2, 1, 1)$ и $M_3(2, 1, 0).$
$(x-1)(-1)0+(-1)z+(y-2)-(-1)z-(-1)(x-1)-(y-2)0=0\Rightarrow$ $\Rightarrow-z+y-2+z+x-1=0\Rightarrow x+y-3=0.$
2.182.
а) Написать уравнение плоскости $P,$ проходящей через точку $M(1, 1, 1)$ параллельно векторам $a_1(0, 1, 2)$ и $a_2(-1, 0, 1).$
Решение.
Поскольку вектор $[a_1, a_2]$ перпендикулярен плоскости векторов $a_1$ и $a_2$ (см. векторное произведение), то он будет также перпендикулярен искомой плоскости. То есть вектор $[a_1, a_2]$ является нормальным для плоскости $P.$ Найдем этот вектор:
Таким образом $\overline
Теперь можно найти уравнение плоскости $P,$ по формуле (2), как плоскости, проходящей через точку $M(1, 1, 1)$ перпендикулярно вектору $\overline N=(1, -2, 1):$
Ответ: $x-2y+z=0.$
2.183.
а) Написать уравнение плоскости $P,$ проходящей через точки $M_1(1, 2, 0)$ и $M_2(2, 1, 1)$ параллельно вектору $a=(3, 0, 1).$
Решение.
Поскольку вектор $a$ параллелен плоскости $P,$ то для всякого вектора $\overline
Пусть $M_3=(x, y, z).$ Тогда $\overline
Из условия параллельности векторов имеем $\frac
Мы получили точку $M_3=(4, 2, 1).$
Запишем уравнение плоскости, которая проходит через три точки $M_1 (1, 2, 0), M_2(2, 1, 1)$ и $M_3(4, 2, 1).$
$(x-1)(-1)1+1\cdot z\cdot 0+(y-2)3-3(-1)z-0\cdot 1\cdot(x-1)-1(y-2)1=0\Rightarrow$
$\Rightarrow -x+1+3y-6+3z-y+2=0\Rightarrow -x+2y+3z-3=0.$
2.184.
а) Написать уравнение плоскости, проходящей через три заданные точки $M_1(1, 2,0),$ $M_2(2, 1, 1)$ и $M_3(3, 0, 1).$
Решение.
Воспользуемся формулой (4):
$\Rightarrow -x+1+-2z+2y-4+2z+2x-2-y+2=0\Rightarrow x+y-3=0.$
5.2.1. Как составить уравнение плоскости
по точке и двум неколлинеарным векторам?
Конструировать уравнение будем с помощью векторов и точек. Их должно быть как можно меньше, но достаточно, чтобы однозначно определить плоскость. Одним словом, красивая математическая лаконичность.
Казалось бы, плоскость можно однозначно определить с помощью двух неколлинеарных векторов. Но нет – векторы свободны и бродят по всему пространству, поэтому ещё нужна фиксированная точка:
Уравнение плоскости, которая проходит через точку параллельно неколлинеарным векторам , выражается формулой:
! Примечание: под выражением «вектор параллелен плоскости» подразумевается, что вектор можно отложить и в самой плоскости. Для наглядности я буду откладывать векторы прямо в плоскости.
Принципиально ситуация выглядит так:
Обратите внимание, что точка и два коллинеарных вектора не определят плоскость однозначно (они будут «вертеться» вокруг точки и зададут целый «пучок» плоскостей).
Задача 130
Составить уравнение плоскости по точке и неколлинеарным векторам .
Решение: искомое уравнение составим по формуле:
Определитель удобнее всего раскрыть по первому столбцу:
Раскрываем определители второго порядка:
На первом месте у нас нарисовался знак «минус», и хорошим тоном считается его убрать (точно так же, как и у общего уравнения «плоской» прямой).
Меняем у каждого слагаемого знак и проводим дальнейшие упрощения:
, сократить здесь ничего нельзя, поэтому:
Ответ:
Как проверить задание? Для проверки пока не хватает информации, но мы обязательно выполним её чуть позже. Решаем самостоятельно:
Задача 131
Составить уравнение плоскости по векторам и принадлежащей ей точке .
Кстати, если векторы коллинеарны, то и на этот случай есть корректный ответ 😉
http://mathportal.net/index.php/component/content/article/87-visshaya-matematika/analiticheskaya-geometriya/138-ploskost-v-prostranstve-vsevozmozhnye-uravneniya-rasstoyanie-ot-tochki-do-ploskosti
http://mathter.pro/angem/5_2_1_kak_sostavit_uravnenie_ploskosti_po_tochke_i_dvum_vektoram.html