Плоскость в пространстве

  В декартовых координатах каждая плоскость определяется уравнением первой степени, и каждое уравнение первой степени определяет плоскость. Всякий вектор, перпендикулярный к данной плоскости, называется ее нормальным вектором. Уравнение A(X – Xo) + B(Y – Yo) + C(Z – Zo) = 0 – 1) определяет плоскость, проходящую через точку Мо (Xo; Yo; Zo) и имеющую нормальный вектор  n = {A; B; C}. Раскрывая в уравнении 1) скобки и обозначая число – AXo – BYo – CZo буквой D, представим его в виде: AX + BY + CZ + D = 0. Это уравнение называется общим уравнением плоскости. Различные виды уравнения плоскости. Пусть в пространстве заданы три различные точки М1(X1; Y1; Z1) M2(X2; Y2; Z2) M3(X3; Y3; Z3). Через эти три точки можно провести плоскость единственным образом. Рассмотрим точку M(X; Y; Z) лежащую в этой плоскости, тогда выполняется условие - 1). Если условие 1) не выполняется, то точка М не лежит в этой плоскости, поэтому 1) называется уравнением плоскости проходящей через три заданные точки записанная в форме определителя. Раскроем определитель по элементам первой строки и обозначим коэффициенты, стоящие перед X,A; перед Y, B; перед Z, C, то тогда получим уравнение плоскости в виде AX + BY + CZ + D =0 – 2) – общее уравнение плоскости. Предположим, что 2) D ¹ 0 и рассмотрим плоскость, заданную уравнением AX + BY + CZ = 0 – 3). Очевидно, что система линейных уравнений, состоящая из равенств 2) и 3) не имеет решений. Это означает, что плоскости 2) и 3) не пересекаются. Следовательно, плоскость 3) êê2). Рассмотрим производную точку М лежащую в плоскости 3), когда вектор ОМ целиком лежит в этой плоскости вектор ОМ (X; Y: Z), поэтому 3) можно рассматривать как равное нулю, скалярного произведения векторов ОМ и N (A; B; C).Тогда из 3) следует, что вектор N перпендикулярный плоскости 3).  Поэтому вектор М называется нормальным вектором плоскости, т. к. 2) êê3), то N ^ к этой плоскости, поэтому N называется нормальным вектором и для плоскости 2).    - Уравнение плоскости отрезка.

Взаимное расположение плоскостей. 1) A1X + B1Y + C1Z + D1 = 0  2) A2X + B2Y + C2Z + D2 = 0. 1. Пусть плоскости 1 и 2 пересекаются. В этом случае имеются точки, принадлежащие одновременно плоскостям 1и 2. Поэтому система линейных уравнений, составленная из 1и 2 имеет по крайней мере, одно решение. Для этого необходимо и достаточно выполнения условия:

2. Если плоскость 1 параллельна 2, то это означает, что с.л.у. составленная из 1и2 не имеет решений. Для этого необходимо и достаточно выполнения условия: 3. Пусть плоскость 1и2 совпадают. .

Расстояние от точки до плоскости. Пусть точка М* - какая угодно точка пространства, d – расстояние от нее до данной плоскости. Отклонением d точки М* от данной плоскости называется число +d, если точка М* и начало координат лежат по разные стороны от данной плоскости, и число –d, если они расположены по одну сторону от данной плоскости. Если даны координаты X*, Y*,Z* точки М* и нормальное уравнение плоскости X cosa + Y cosb + Z cosg - p = 0, то отклонение d точки М* от этой плоскости может быть вычислено по формуле d = X* cosa + Y* cosb + Z* cosg - p. Очевидно d = . Общее уравнение плоскости Ax + By + Cz + D = 0, приводится к нормальному виду умножением на нормирующий множитель, определяемый . Знак нормирующего множителя выбирается противоположным знаку свободного члена нормируемого уравнения.