Составить уравнение плоскости через точку перпендикулярно вектору

Пусть дана некоторая точка M и ненулевой вектор n. Через точку M можно провести только одну плоскость р перпендикулярную вектору n (рис. 201).

Выведем уравнение плоскости р. Пусть М – произвольная точка пространства. Очевидно, что точка М принадлежит плоскости р тогда и только тогда, когда вектор (overrightarrow<0>M>) перпендикулярен вектору n. Как известно, необходимым и достаточным условием перпендикулярности двух векторов является равенство нулю их скалярного произведения. Поэтому уравнение плоскости, проходящей через точку M перпендикулярно вектору n, может быть записано в виде

Вектор n в уравнении (1) называется нормальным вектором плоскости. В качестве нормального вектора можно взять любой вектор, перпендикулярный плоскости.

Пусть точка M и вектор n заданы своими координатами в некоторой прямоугольной системе координат:

Обозначим координаты произвольной точки М плоскости р через х, у и z. Тогда вектор (overrightarrow<0>M>) имеет координаты х – х, у – у и z – z, а уравнение (1) в координатах записывается следующим образом:

Это уравнение называется уравнением плоскости, проходящей через точку (х; у; z) перпендикулярно вектору (А; В; С).

Задача 1. Найти уравнение плоскости, проходящей через точку М(-3; 4; 7) перпендикулярно вектору n = (1; –2; 6).

В данном случае х = -3, у = 4, z = 7; А = 1, В = -2, С = 6. Подставив эти значения в уравнение (2), получим искомое уравнение

3адачa 2. Даны точки M₁ (2; -1; 3) и M₂(4; 5; 0). Написать уравнение плоскости, проходящей через точку М₂ перпендикулярно вектору (overrightarrow<1>M_2>).

За нормальный вектор плоскости можно взять вектор n = (overrightarrow<1>M_2>) = (2; 6; -3). После подстановки координат нормального вектора и координат точки М = М₂(4; 5; 0) в уравнение (2) получим

Задача 3. В треугольнике с вершинами в точках А₁<-5; 2; 7), А₂(5; 0; 6), А₃(0; -1; 2) проведена медиана А₁М. Найти уравнение плоскости, проходящей через точку М перпендикулярно медиане А₁М.

За нормальный вектор плоскости можно принять вектор n = (overrightarrow<1>M_0>). Определим его координаты. Точка М – середина отрезка А₂А₃, поэтому, если (х; у; z) – ее координаты, то

Координаты нормального вектора n = (А; В; С), следовательно, равны

A = 5 /₂ + 5 = 15 /₂, В = – 1 /₂ – 2 = – 5 /₂, С = 4 – 7 = – 3.

Опр.: Нормалью к плоскости называется вектор, перпендикулярный к данной плоскости.

Пусть необходимо составить уравнение плоскости, проходящей через заданную точку и перпендикулярной вектору .

Предположим, что такая плоскость построена, возьмем на ней произвольную точку М(x,y,z) . Составим вектор . Вектор перпендикулярен вектору , следовательно, их скалярное произведение равно нулю: , это условие имеет вид::

Данный способ задания плоскости называется плоскость по точке М ( и нормали . Имея уравнение плоскости в общем виде: Ax+ By+ Cz+ D=0, можно выписать нормаль к плоскости .

Пример: Составить уравнение плоскости, проходящей через точку А(1,2,-3), параллельно плоскости 3x-4y+5z-2=0

Решение: Выпишем нормаль к плоскости, т.е. вектор перпендикулярный плоскости: . Так как необходимо построить плоскость параллельную данной, то можно использовать вектор в качестве нормали к искомой плоскости. Составляем уравнение плоскости по точке А и нормали : после преобразования получим: 3x-4y+5z+20=0

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: При сдаче лабораторной работы, студент делает вид, что все знает; преподаватель делает вид, что верит ему. 9526 – | 7348 – или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно

С помощю этого онлайн калькулятора можно построить уравнение плоскости, проходящей через данную точку и перпендикуляной данной прямой. Дается подробное решение с пояснениями. Для построения уравнения плоскости задайте вид уравнения прямой (канонический или параметрический) введите координаты точки и коэффициенты уравнения прямой 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 данную точку и перпендикулярной данной прямой − теория, примеры и решения

.

(1)

Построить уравнение плоскости α, проходящей через точку M и перпендинулярной прямой L.

Решение. Уравнение плоскости, проходящей через точку M и имеющий нормальный вектор n=<A, B, C> имеет следующий вид:

A(x−x)+B(y−y)+C(z−z)=0.

(2)

Направляющий вектор прямой L имеет вид q=<m, p, l>. Поскольку прямая L и плоскость α перпендикулярны друг другу, следовательно нормальный вектор плоскостти и направляющий вектор прямой должны быть коллинеарны (Рис.1). Тогда вместо координат нормального вектора плоскости нужно подставить координаты направляющего вектора прямой L. Получим следующее уравнение плоскости:

m(x−x)+p(y−y)+l(z−z)=0.

(3)

Упростим уравнение (3):

mx+py+lz+D=0,

(4)

Таким образом уравнение (4) определяет плоскость, проходящей через точку M(x, y, z) и перпендикулярной прямой (1).

Ответ. Уравнение плоскости прпоходящей через точку M(x, y, z) и перпендикулярной прямой (1) имеет вид (4).

Пример 1. Найти уравнение плоскости α, проходящую через точку M(3, −1, 2) и перпендикулярной прямой L:

(7)

Решение. Уравнение плоскости α, проходящей через точку M(x, y, z) и имеющий нормальный вектор n=<A, B, C> представляется формулой (2).

Направляющий вектор прямой L имеет следующий вид: :

q=<m, p, l>=

Для того, чтобы прямая L была перпендикулярна плоскости α, нормальный вектор плоскости α должен быть коллинеарным направляющему вектору прямой L, т.е. уравнение плоскости (2) примет следующий вид:

m(x−x)+p(y−y)+l(z−z)=0.

(8)

Подставляя координаты точки M и направляющего вектора q в (8), получим:

(9)

Упростим уравнение (9):

2x+5y+4z−9=0.

(10)

Ответ: Уравнение плоскости, проходящей через точку M(3, −1, 2) и перпендикулярной прямой (7) имеет вид (10).

Пример 2. Найти уравнение плоскости α, проходящую через точку M(4, 3, −6) и перпендикулярной прямой L, заданной параметрическим уравнением:

(11)

Решение. Приведем параметрическое уравнение (11) к каноническому виду:

(11′)

Уравнение плоскости α, проходящей через точку M(x, y, z) и имеющий нормальный вектор n=<A, B, C> представляется формулой:

A(x−x)+B(y−y)+C(z−z)=0.

(12)

Направляющий вектор прямой L имеет следующий вид:

q=<m, p, l>=

Для того, чтобы прямая L была перпендикулярна плоскости α, нормальный вектор плоскости α должен быть коллинеарным направляющему вектору прямой L, т.е. уравнение плоскости (12) примет следующий вид:

m(x−x)+p(y−y)+l(z−z)=0.

(13)

Подставляя координаты точки M и направляющего вектора q в (13), получим:

Упростим уравнение (13):

−5x+3y+11z+77=0.

(14)

Ответ. Уравнение плоскости, проходящей через точку M(4, 3, −6) и перпендикулярной прямой (11) имеет вид (14).