设
点M1(x1,y1,z1)在直线l上,点M2(x2,y2,z2)在平面π上,则有以下结论:
(2)直线l与平面π垂直⇔s∥n;
(3)直线l与平面π相交⇔s·n≠0;
解 两直线的方向向量分别为s1=(1,-4,1)与s2=(2,-2,-1).设两直线的夹角为φ,则
所以
例9 求平面π1:x-y+2z-6=0和π2:2x+y+z-5=0的夹角.
解 因为法向量分别为
所以
则所求夹角为
例10 求通过两点M1(1,1,1)和M2(0,1,-1)且垂直于平面x+y+z=0的平面方程.
解 方法1:已知从点M1到点M2的向量为,平面x+y+z=0的法向量为n2=(1,1,1).设所求平面的法向量为n=(A,B,C).因为点M1(1,1,1)和M2(0,1,-1)在所求平面上,所以n⊥n1,得-A-2C=0,即
又因为所求平面垂直于平面x+y+z=0,所以n⊥n2,得A+B+C=0,又A=-2C,所以B=C.(www.xing528.com)
于是,由点法式方程得所求平面为
即
方法2:已知从点M1到点M2的向量为n1=(-1,0,-2),平面x+y+z=0的法向量为n2=(1,1,1).设所求平面的法向量为n=(A,B,C),则有
所求平面方程为2(x-1)-(y-1)-(z-1)=0,即
和
称为过直线l的平面束方程.其中,λ取不同值时,表示过直线l的不同平面,在解决某些问题时用平面束方程较为方便.
例11 求过直线且垂直于平面π:2x-y+2z=0的平面方程.
解 过直线l的平面束方程为x+y-z+1+λ(y+z)=0,即
因为所求平面与已知平面π垂直,则两平面的法向量垂直,所以
即2-(1+λ)+2(λ-1)=0,解得λ=1,代入平面束方程得所求平面方程为
x+2y+1=0.
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