题目
6.设一平面过点M_(0)(1,2,-1)且垂直于平面3x-4y+z+16=0和4x-z+6=0,试求这平面方程
6.设一平面过点$M_{0}(1,2,-1)$且垂直于平面3x-4y+z+16=0和4x-z+6=0,试求这平面方程
题目解答
答案
已知平面的法向量分别为 $\mathbf{n}_1 = (3, -4, 1)$ 和 $\mathbf{n}_2 = (4, 0, -1)$。所求平面的法向量 $\mathbf{n}$ 与 $\mathbf{n}_1$ 和 $\mathbf{n}_2$ 垂直,可由向量积求得:
\[
\mathbf{n} = \mathbf{n}_1 \times \mathbf{n}_2 = (4, 7, 16)
\]
平面过点 $M_0(1, 2, -1)$,利用点法式方程:
\[
4(x - 1) + 7(y - 2) + 16(z + 1) = 0
\]
化简得:
\[
4x + 7y + 16z - 2 = 0
\]
**答案:** $\boxed{4x + 7y + 16z - 2 = 0}$
解析
考查要点:本题主要考查平面方程的求解,涉及平面垂直的条件及法向量的计算。
解题核心思路:
- 确定法向量:所求平面需同时垂直于两个已知平面,因此其法向量应与这两个平面的法向量均垂直,可通过向量叉乘求得。
- 点法式方程:利用已知点和法向量,代入平面方程的标准形式。
破题关键点:
- 法向量的叉乘计算:正确计算两个已知法向量的叉乘,得到所求平面的法向量。
- 方程化简:代入点坐标后展开并整理方程,确保常数项计算无误。
-
求法向量
已知两平面的法向量分别为 $\mathbf{n}_1 = (3, -4, 1)$ 和 $\mathbf{n}_2 = (4, 0, -1)$。
所求平面的法向量 $\mathbf{n}$ 需与 $\mathbf{n}_1$ 和 $\mathbf{n}_2$ 均垂直,因此:
$\mathbf{n} = \mathbf{n}_1 \times \mathbf{n}_2 = \begin{vmatrix} \mathbf{i} & \mathbf{j} & \mathbf{k} \\ 3 & -4 & 1 \\ 4 & 0 & -1 \end{vmatrix} = (4, 7, 16)$ -
代入点法式方程
平面过点 $M_0(1, 2, -1)$,利用点法式方程:
$4(x - 1) + 7(y - 2) + 16(z + 1) = 0$
展开并化简:
$4x - 4 + 7y - 14 + 16z + 16 = 0 \implies 4x + 7y + 16z - 2 = 0$