平面の方程式の問題 別解1

平面の方程式の問題 別解1

■問題

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

■答

2x−y−4z+5=0

■ヒント

点 A( x 1 , y 1 , z 1 ) を通り,法線ベクトル n ⟶ =( a,b,c ) の 平面の方程式

a( x− x 1 )+b( y− y 1 )+c( z− z 1 )=0

を用いる.

■解説

法線ベクトル を求める.

AB → = OB → − OA → = 1,3,1 − 2,1,2 = −1,2,−1

AC → = OC → − OA → = 1,−1,2 − 2,1,2 = −1,−2,0

n ⟶ ⊥ AB ⟶ より

n ⟶ · AB ⟶ =0

( a,b,c )·( −1,2,−1 )=0

−a+2b−c=0  ・・・・・・(1)

また, n ⟶ ⊥ AC ⟶ より

n ⟶ · AC ⟶ =0

( a , b , c ) · ( − 1 , − 2 , 0 ) = 0

−a−2b=0

a=−2b  ・・・・・・(2)

(2)を(1)に代入する.

− −2b +2b−c=0

c=4b  ・・・・・・(3)

(1),(2),(3)より

a:b:c=−2:1:4

となる.

よって,求める方程式は

−2( x−2 )+( y−1 )+4( z−2 )=0 −2x+y+4z−5=0

両辺に −1 をかけて

2x−y−4z+5=0

となる.

●外積で法線ベクトル n → を求める

AB → × AC → = i → j → k → −1 2 −1 −1 −2 0  (ここを参照)

= 2 −1 −2 0 i → − −1 −1 −1 0 j → + −1 2 −1 −2 k →

= 0−2 i → − 0−1 j → + 2+2 k →

=−2 i → + j → +4 k →

よって

n → = −2,1,4

 

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学生スタッフ
最終更新日: 2025年1月15日