0和它的一个法线向量平面的位置就确定下来了。
给定之后,
下面,我们来建立这种平面方程。设Mxyz是上的任一点,那未,M0M
,即M0M
0
M0Mxx0yy0zz0若设
ABC,故
而
Axx0Byy0Czz00
这表明:平面上任一点Mxyz的坐标满足方程1。
(1)
反过来,若点Mxyz不在平面上,向量M0M就不垂直于
,从而
M0M
0,即Axx0Byy0Czz00
亦即:不在平面上的点Mxyz的坐标不适合方程1。故,方程1就是平面的方程,而平面便是方程1的图形。因为方程1是由平面上一点M0x0y0z0及它的一个法线向量
f
ABC唯一确定的,因此,方程1也称之为平面的点法式方程。
二平面的一般方程
注意到,方程1是xyz的一次方程,我们可断言:任一平面都可以用三元一次方程来表示。这是因为任一平面都可以由它的法线向量与它上面的一点唯一决定,而平面的点法式方程本身就是三元一次方程。反过来,若有三元一次方程
AxByCzD0
任取满足该方程的一组数x0y0z0,即
(2)
Ax0By0Cz0D0
两式相减得
Axx0Byy0Czz00(3)M0x0y0z0且以
ABC为法线向量的平面方显然,方程3是过点
程,而方程2与方程3是同解的,由此可知,三元一次方程2所代表的图形是平面。方程2称为平面的一般方程,该平面的法向量是由xyz的系数所作成的向量
ABC。
对于一些特殊的三元一次方程,它们所代表的平面具有一些特殊性。1、当D0时,2式成为AxByCz因为O000的坐标显然适合该方程。2、当A
0,它表示一个通过原点的平面,
0时,2式成为ByCzD0,法线向量为
0BC,因prjx
0
cos,
0,故cos0,90
x轴,从而平面ByCzD0平行于x轴。
类似地,方程AxCz
D0表示平行于y轴的平面;方程
fAxByD0表示平行于z轴的平面。
3、当A
B0时,2式成为CzD0或
z
DC,法线向量
D00
00C同时垂直于x轴,y轴,故方程表示过点C,且平行于
xoy面的平面。
类似地,方程Ax
D0表示过点
D00A且平行于yoz面的平面;方
程ByD0表示过点
0
D0B且平行于xoz面的平面。
【例一】画出下列平面的图r