一平面过点(1, 0, -1)且平行于向量a=(2, 1, 1)和b=(1, -1, 0), 试求这平面方程.
一平面过点(1, 0, -1)且平行于向量a=(2, 1, 1)和b=(1, -1, 0), 试求这平面方程.
题目解答
答案
解 所求平面的法线向量可取为
,
所求平面的方程为
(x-1)+(y-0)-3(z+1)=0, 即x+y-3z-4=0.
解析
考查要点:本题主要考查如何利用平面内的两个方向向量求平面方程,涉及向量叉乘求法向量以及点法式平面方程的应用。
解题核心思路:
- 确定法向量:平面的法向量可通过两个方向向量的叉乘得到。
- 代入点法式方程:利用已知点和平面法向量,代入点法式方程求解。
破题关键点:
- 叉乘计算:正确计算向量$\mathbf{a}$和$\mathbf{b}$的叉乘,得到法向量。
- 方程展开:将点法式方程展开并整理为标准形式。
步骤1:求平面的法向量
平面平行于向量$\mathbf{a}=(2,1,1)$和$\mathbf{b}=(1,-1,0)$,因此法向量$\mathbf{n}$为两向量的叉乘:
$\mathbf{n} = \mathbf{a} \times \mathbf{b} =
\begin{vmatrix}\mathbf{i} & \mathbf{j} & \mathbf{k} \\2 & 1 & 1 \\1 & -1 & 0\end{vmatrix}
= \mathbf{i}(1 \cdot 0 - 1 \cdot (-1)) - \mathbf{j}(2 \cdot 0 - 1 \cdot 1) + \mathbf{k}(2 \cdot (-1) - 1 \cdot 1)
= \mathbf{i}(1) - \mathbf{j}(-1) + \mathbf{k}(-3)
= (1, 1, -3)$
步骤2:代入点法式方程
平面过点$(1, 0, -1)$,法向量为$(1,1,-3)$,点法式方程为:
$1(x-1) + 1(y-0) -3(z+1) = 0$
展开并整理:
$x - 1 + y - 3z - 3 = 0 \quad \Rightarrow \quad x + y - 3z - 4 = 0$