求过点M(1,1,2)且平行于两垂直平面的直线向量方程
推导过定点且平行于两个垂直平面的直线向量方程
没问题,我一步步给你推导这个直线的向量方程:
步骤1:提取两个平面的法向量
对于平面的一般式 Ax + By + Cz = D,它的法向量就是系数组成的向量 (A, B, C)。所以:
- 平面
p₁: 3x - y + z = 17的法向量为n₁ = (3, -1, 1) - 平面
p₂: x + 2y - z = 4的法向量为n₂ = (1, 2, -1)
步骤2:计算直线的方向向量
因为直线要同时平行于这两个平面,意味着直线的方向向量必须同时垂直于两个平面的法向量(直线平行于平面的等价条件是方向向量与平面法向量垂直)。而两个向量的叉乘结果,恰好是同时垂直于这两个向量的向量,所以我们计算 n₁ 和 n₂ 的叉乘:
用行列式展开计算叉乘(i、j、k分别是x、y、z轴的单位向量):
|i j k| |3 -1 1| |1 2 -1|
展开后:
= i * [(-1)*(-1) - 1*2] - j * [3*(-1) - 1*1] + k * [3*2 - (-1)*1]
= i*(1-2) - j*(-3-1) + k*(6+1)
= -i + 4j + 7k
所以直线的方向向量可以取 s = (-1, 4, 7)(其实它的任意非零倍数,比如 (1, -4, -7),也能作为方向向量,结果是等价的)
步骤3:写出直线的向量方程
已知直线过定点 M(1, 1, 2),它的位置向量是 r₀ = (1, 1, 2),结合刚才得到的方向向量 s,直线的向量方程可以表示为:
r = (1, 1, 2) + t*(-1, 4, 7),其中 t ∈ ℝ 是任意实数参数
如果需要分量形式的话,拆开来就是:x = 1 - t,y = 1 + 4t,z = 2 + 7t
内容的提问来源于stack exchange,提问作者Becker
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