問題を解くのに必要な知識を確認するにはこのグラフ図を利用してください.

平面の方程式の問題

■問題

空間座標上の3点 A 1 , 1 , 2 B 1 , 1 , 2 C 2 , 2 , 1 を通る平面の方程式を求めよ.

■答

5 x 2 y z 5 = 0

■ヒント

AB AC は3点 A 1 , 1 , 2 B 1 , 1 , 2 C 2 , 2 , 1 を通る平面上のベクトルであり,外積 AB × AC は平面に垂直なベクトルとなる.(法線ベクトル参照)

AB = ( a x    , a y    , a z ) AC = ( b x    , b y    , b z ) のとき

AB × AC = ( a y b z a z b y    , a z b x a x b z    , a x b y a y b x ) (外積の成分表示を参照)

である.

■解説

初めに, AB AC を求める.

AB = AO + OB = OB OA

= ( 1 , 1 , 2 ) ( 1 , 1 , 2 ) = ( 0 , 2 , 4 )

AC = AO + OC = OC OA

= ( 2 , 2 , 1 ) ( 1 , 1 , 2 ) = ( 1 , 1 , 3 )

となる.

よって,求める外積 AB × AC は, AB = ( 0 , 2 , 4 ) , AC = ( 1 , 1 , 3 ) より

AB × AC

= ( 2 × 3 4 , 4 × 1 3 × 0 , 0 × 1 ( 2 ) × 1 )

= ( 10 , 4 , 2 )

となる.

したがって,点 A ( 1 , 1 , 2 ) を通り, ( 10 , 4 , 2 )

を法線ベクトルとする平面は,

10 ( x 1 ) + 4 ( y 1 ) + 2 ( z + 2 ) = 0

10 x + 4 y + 2 z = 10

5 x 2 y z = 5

よって,求める平面の方程式

5 x 2 y z 5 = 0

となる.

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学生スタッフ
最終更新日: 2025年2月21日

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