平面

构成几何图形的基本元素之一。在建立了空间直角坐标系Oxyz并在其上建立了坐标向量后,设n{ABC}为通过定点M0(x0y0z0)的平面π的垂直向量;点M0的向径为r0;平面π内任意点M(xyz)的向径为r(图1

图

),那么平面π的向量方程为n·(r-r0)=0,化为普通方程,为。设,平面 π的方程即Ax+By+Cz+D=0(ABC不全为0)。这种形式的方程,叫平面方程的一般式。

如果M1(x1y1z1),M2(x2y2z2),M3(x3y3z3)是不共线的三点,它们的向径分别为r1r2r3M(xyz)是通过M1M2M3三点的平面π内的任意点,向径为r。那么平面π的向量方程为。它的普通方程为

这种形式的平面方程,叫做平面方程的三点式。

如果平面πOxOyOz轴上的截距分别分αb、с,那么平面π的方程为。这种形式的平面方程,叫做平面方程的截距式。

如果从坐标原点O至平面π的距离为|OT|=p(图2

图

);由Oπ 的方向的单位垂线向量为n0M(xyz)是π内任意点,其向径为r,那么π的向量方程为r·n0-p=0。它的普通方程为(αβγ分别为向量n0OxOyOz三轴的夹角)。这种形式的平面方程,叫做平面方程的法线式。

在同一直角坐标系Oxyz中,一平面的方程一般式为Ax+By+Cz+D=0,方程的法线式为 ,那么

一平面至一定点M0(x0y0z0)的距离为。如果此平面的方程为Ax+By+Cz+D=0,那么(根式符号与D的符号相反)。

若平面 π1π2的方程分别为 π1π2夹角的余弦为:

(符号选取与前述同)。

π1π2平行的充要条件为。当时,π1π2不交;当时,π1π2重合。π1π2垂直的充要条件是A1A2+B1B2+C1c2=0。

在空间直角坐标系Oxyz中,建立了坐标向量后,过定点M0(x0y0z0)且与一非零向量n{lmn}同向的直线的向量方程为rr0+tn,其中r0M0的向径,r为直线上任意点M(xyz)的向径,t为任意实数化为普通方程为

在空间直角坐标系中,这种形式的直线方程,叫做直线方程的参数式。

方向系数为lmn,且过定点M0(x0y0z0)的直线方程为,这种形式的直线方程,叫做直线方程的标准式。

通过两定点M1(x1y1z1)和M2(x2y2z2)的直线方程为,这种形式的直线方程,叫做直线方程的两点式。

通过一直线的两个平面方程联立,也作为这直线的方程。一般地,两平面方程联立:方程组

其中相当项系数不成比例时,即为一直线的方程。这种形式叫做直线方程的一般式。两直线

共面的充要条件为

方程仍如上述的两直线夹角的余弦为

式中符号依两不同角选取。

方程仍如上述的两直线,其垂直的充要条件为。其平行的充要条件为

如果一直线的方程为,一平面的方程为Ax+By+Cz+D=0,那么它们的夹角的正弦为

方程仍如上述的直线和平面平行的充要条件为AlBmCn=0;垂直的充要条件为

参考文章