3 点 を 通る 平面 の 方程式
【例5】
3点 (0, 0, 0), (3, 1, 2), (1, 5, 3) を通る平面の方程式を求めてください. (解答)
求める平面の方程式を ax+by+cz+d=0 とおくと
点 (0, 0, 0) を通るから
d=0 …(1)
点 (3, 1, 2) を通るから
3a+b+2c=0 …(2)
点 (1, 5, 3) を通るから
a+5b+3c=0 …(3)
この連立方程式は,未知数が a, b, c, d の4個で方程式の個数が(1)(2)(3)の3個なので,解は確定しません. すなわち,1文字分が未定のままの不定解になります. もともと,空間における平面の方程式は, 4x−2y+3z−1=0 を例にとって考えてみると,
8x−4y+6z−2=0
12x−6y+9z−3=0,... のいずれも同じ平面を表し,
4tx−2ty+3tz−t=0 (t≠0) の形の方程式はすべて同じ平面です. 通常は,なるべく簡単な整数係数を「好んで」書いているだけです. これは,1文字 d については解かずに,他の文字を d で表したもの: 4dx−2dy+3dz−d=0 (d≠0) と同じです. このようにして,上記の連立方程式を解くときは,1つの文字については解かずに,他の文字をその1つの文字で表すようにします. 平面の方程式と点と平面の距離 | おいしい数学. (ただし,この問題ではたまたま, d=0 なので, c で表すことを考えます.) d=0 …(1')
3a+b=(−2c) …(2')
a+5b=(−3c) …(3')
← c については「解かない」ということを忘れないために, c を「かっこに入れてしまう」などの工夫をするとよいでしょう. (2')(3')より, a=(− c), b=(− c)
以上により,不定解を c で表すと, a=(− c), b=(− c), c, d=0
となり,方程式は
− cx− cy+cz=0
なるべく簡単な整数係数となるように c=−2 とすると
x+y−2z=0
【要点】
本来,空間における平面の方程式 ax+by+cz+d=0 においては, a:b:c:d の比率だけが決まり, a, b, c, d の値は確定しない. したがって,1つの媒介変数(例えば t≠0 )を用いて,
a'tx+b'ty+c'tz+t=0
のように書かれる.これは, d を媒介変数に使うときは
a'dx+b'dy+c'dz+d=0
の形になる.
3点を通る平面の方程式 Excel
点と平面の距離とその証明 点と平面の距離 $(x_{1}, y_{1}, z_{1})$ と平面 $ax+by+cz+d=0$ の距離 $L$ は $\boldsymbol{L=\dfrac{|ax_{1}+by_{1}+cz_{1}+d|}{\sqrt{a^{2}+b^{2}+c^{2}}}}$ 教科書範囲外ですが,難関大受験生は知っていると便利です. 公式も証明も 点と直線の距離 と似ています. 証明は下に格納します. 証明 例題と練習問題 例題 (1) ${\rm A}(1, 1, -1)$,${\rm B}(0, 2, 3)$,${\rm C}(-1, 0, 4)$ を通る平面の方程式を求めよ. (2) ${\rm A}(2, -2, 3)$,${\rm B}(0, -3, 1)$,${\rm C}(-4, -5, 2)$ を通る平面の方程式を求めよ. (3) ${\rm A}(1, 0, 0)$,${\rm B}(0, -2, 0)$,${\rm C}(0, 0, 3)$ を通る平面の方程式を求めよ. (4) ${\rm A}(1, -4, 2)$ を通り,法線ベクトルが $\overrightarrow{\mathstrut n}=\begin{pmatrix}2 \\ 3 \\ -1 \end{pmatrix}$ である平面の方程式を求めよ.また,この平面と $(1, 1, 1)$ との距離 $L$ を求めよ. (5) 空間の4点を,${\rm O}(0, 0, 0)$,${\rm A}(1, 0, 0)$,${\rm B}(0, 2, 0)$,${\rm C}(1, 1, 1)$ とする.点 ${\rm O}$ から3点 ${\rm A}$,${\rm B}$,${\rm C}$ を含む平面に下ろした垂線を ${\rm OH}$ とすると,$\rm H$ の座標を求めよ. (2018 帝京大医学部) 講義 どのタイプの型を使うかは問題に応じて対応します. 3点を通る平面の方程式. 解答 (1) $z=ax+by+c$ に3点代入すると $\begin{cases}-1=a+b+c \\ 3=2a+3b+c \\ 4=-a+c \end{cases}$ 解くと $a=-3,b=1,c=1$ $\boldsymbol{z=-3x+y+1}$ (2) $z=ax+by+c$ に3点代入するとうまくいかないです.
3点を通る平面の方程式 垂直
x y xy 座標平面における直線は a x + b y + c = 0 ax+by+c=0 という形で表すことができる。同様に, x y z xyz 座標空間上の平面の方程式は a x + b y + c z + d = 0 ax+by+cz+d=0 という形で表すことができる。 目次 平面の方程式の例 平面の方程式を求める例題 1:外積と法線ベクトルを用いる方法 2:連立方程式を解く方法 3:ベクトル方程式を用いる方法 平面の方程式の一般形 平面の方程式の例 例えば,座標空間上で x − y + 2 z − 4 = 0 x-y+2z-4=0 という一次式を満たす点 ( x, y, z) (x, y, z) の集合はどのような図形を表すでしょうか?
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June 13, 2024, 4:07 pm