Sky Wall

Записать уравнение плоскости, проходящей через прямую

Для записи уравнения плоскости, проходящей через прямую, необходимо знать как минимум одну точку на этой прямой и направляющий вектор. От этого будет зависеть форма итогового уравнения.

Случай, когда известна точка и направляющий вектор прямой

Если известна точка $A(x_0, y_0, z_0)$ на прямой и ее направляющий вектор $\vec{l} = \begin{pmatrix}a \ b \ c\end{pmatrix}$, то уравнение плоскости может быть записано в виде:

$$a(x-x_0) + b(y-y_0) + c(z-z_0) = 0$$

Случай, когда известны две точки на прямой

Если известны две точки $A(x_1, y_1, z_1)$ и $B(x_2, y_2, z_2)$ на прямой, то направляющий вектор $\vec{l}$ будет равен разности этих точек:

$$\vec{l} = \begin{pmatrix}x_2 - x_1 \ y_2 - y_1 \ z_2 - z_1\end{pmatrix}$$

Затем уравнение плоскости может быть записано аналогично предыдущему случаю:

$$a(x-x_0) + b(y-y_0) + c(z-z_0) = 0$$

где $x_0, y_0, z_0$ - координаты любой из известных точек на прямой, а $a, b, c$ - координаты направляющего вектора.

Пример записи уравнения плоскости

Допустим, нам известны точки $A(1, 2, 3)$ и $B(4, 5, 6)$ на прямой. Тогда направляющий вектор будет равен:

$$\vec{l} = \begin{pmatrix}4-1 \ 5-2 \ 6-3\end{pmatrix} = \begin{pmatrix}3 \ 3 \ 3\end{pmatrix}$$

А уравнение плоскости будет иметь вид:

$$3(x-1) + 3(y-2) + 3(z-3) = 0$$

или

$$x+y+z = 12$$

В данном случае уравнение может быть упрощено из-за того, что коэффициенты $a, b, c$ равны друг другу. Однако в общем случае такое упрощение произвести нельзя.

Таким образом, зная хотя бы одну точку на прямой и ее направляющий вектор, мы можем записать уравнение плоскости, которая проходит через эту прямую.