Уравнение плоскости через координаты вектора нормали и точки

Уравнение плоскости онлайн

С помощю этого онлайн калькулятора можно построить уравнение плоскости, проходящей через три точки, и уравнение плоскости, проходящей через одну точку и имеющий заданный нормаль плоскости. Дается подробное решение с пояснениями. Для построения уравнения плоскости выберите вариант задания исходных данных, введите координаты точек в ячейки и нажимайте на кнопку «Решить».

Предупреждение

Инструкция ввода данных. Числа вводятся в виде целых чисел (примеры: 487, 5, -7623 и т.д.), десятичных чисел (напр. 67., 102.54 и т.д.) или дробей. Дробь нужно набирать в виде a/b, где a и b (b>0) целые или десятичные числа. Примеры 45/5, 6.6/76.4, -7/6.7 и т.д.

Уравнение плоскости, проходящей через три точки

Рассмотрим цель − вывести уравнение плоскости, проходящей через три различные точки M₁(x₁, y₁, z₁), M₂(x₂, y₂, z₂), M₃(x₃, y₃, z₃), не лежащие на одной прямой. Так как эти точки не лежат на одной прямой, векторы и не коллинеарны. Следовательно точка M(x, y, z) лежит в одной плоскости с точками M₁, M₂, M₃ тогда и тольно тогда, когда векторы M₁M₂, M₁M₃ и компланарны. Но векторы M₁M₂, M₁M₃, M₁M компланарны тогда и только тогда, когда их смешанное произведение равно нулю. Используя смешанное произведение векторов M₁M₂, M₁M₃, M₁M в координатах, получим необходимое и достаточное условие принадлежности точки M(x, y, z) к указанной плоскости:

Разложив определитель в левой части выражения, например, по первому столбцу и упростив, получим уравнение плоскости в общей форме, проходящий по точкам M₁, M₂, M₃:

Пример 1. Построить уравнение плоскости, проходящую через точки A(1, 2, 1), B(4, 5, -4), С(2, 1, 2).

(1)

Подставляя координаты точек A, B, C в (1), получим:

Разложим определитель по первому столбцу:

Уравнение плоскости, проходящей через точки A(1, 2, 1), B(4, 5, -4), С(2, 1, 2) имеет вид:

Уравнение плоскости, проходящей через одну точку и имеющий нормаль n

Пример 2. Построить плоскость, проходящую через точку M₀(-1, 2, 1) и имеюший нормаль n(1, 4/5, 1).

(2)

Подставляя координаты векторов M₀ и n в (2), получим:

Уравнение плоскости через координаты вектора нормали и точки: онлайн-калькулятор

Плоскость — это бесконечная поверхность с принадлежащими ей прямыми, через которые проходят любые две ее точки. Нормалью к кривой в указанной точке является прямая, расположенная перпендикулярно к касательной прямой в заданной точке кривой.

Если указаны координаты точки A ( x 1 , y 1 , z 1 ) , принадлежащей плоскости, и вектор нормали n = < A , B , C >, то уравнение плоскости соответствует формуле:

A ( x — x 1 ) + B ( y — y 1 ) + C ( z — z 1 ) = 0 .

Чтобы найти уравнение плоскости, перпендикулярной вектору онлайн, необходимо:

• указать значение точки A ;
• заполнить значение вектора;
• воспользоваться кнопкой «Рассчитать».

Как найти уравнение плоскости через координаты вектора нормали и точки с помощью онлайн-калькулятора

Рассмотрим пример, наглядно демонстрирующий работу с онлайн-калькулятором. Пусть нужно найти уравнение плоскости по вектору нормали к ней и координатам точки, лежащей в плоскости. Для этого в онлайн-калькуляторе просто зададим известную точку и соответствующий вектор (нормаль):

Впишем значения в пустые поля и нажмем «Рассчитать» (значения взяты произвольно):

После этого калькулятор автоматически выдаст подробное решение с ответом:

Материалы, которые помогут вам лучше разобраться в теме:

Уравнение плоскости через точку перпендикулярно вектору онлайн

Сервис предназначен для геометрических вычислений, которыми пользуются учащиеся школ и студенты университетов для подготовки к занятиям.

Решение задачи с помощью онлайн-калькулятора имеет преимущества:

• формула в основе автоматических подсчетов дает точный ответ без ошибок и опечаток;
• нет необходимости искать нужный способ расчета;
• пользователю доступно подробное решение;
• производить расчеты можно неограниченное количество раз бесплатно.

Пошаговые вычисления позволяют учащемуся вникнуть в процесс решения задачи по геометрии и справляться с заданиями самостоятельно. Подготовка к занятиям благодаря калькулятору занимает меньше времени и происходит более продуктивно.

5.2.4. Как составить уравнение плоскости
по точке и вектору нормали?

Вытяните вперёд руку и мысленно зафиксируйте произвольную точку пространства… прямо, как Владимир Ильич Ленин :). Очевидно, что эта конструкция тоже однозначно определяет плоскость:

Уравнение плоскости, проходящей через точку перпендикулярно вектору , в декартовой системе координат выражается формулой:

Выглядит значительно привлекательнее, чем предыдущие мытарства. И поэтому если в какой-то задаче вам известен вектор нормали, то, конечно же, уравнение выгодно составлять через него.

Но ещё раз обращаю внимание, что формулы, касаемые вектора нормали, работают лишь в декартовой системе координат, но не в общем аффинном случае.

Задача 135

Составить уравнение плоскости по точке и вектору нормали .

Решение: используем формулу :

Ответ:

Проверка выполняется очень легко:

1) Из полученного уравнения «снимаем» вектор нормали: – всё хорошо, полученный вектор совпал с вектором из условия (в ряде случаев может получиться коллинеарный вектор).

2) Подставим координаты точки в уравнение плоскости:

– верное равенство, значит, точка принадлежит данной плоскости.

Вывод: уравнение плоскости найдено правильно.

Пример настолько прозрачен, что хочется немного завуалировать условие:

Задача 136

Найти уравнение плоскости, проходящей через точку перпендикулярно оси абсцисс.

Это задача для самостоятельного решения. Просто, но со вкусом.

И тема получает закономерное продолжение, рассмотрим простейшие задачи с плоскостью: