题目
【计算题】求过三点 M 1 (2 , - 1 , 4) 、 M 2 ( - 1 , 3 , - 2) 和 M 3 (0 , 2 , 3) 的平面的方程.
【计算题】求过三点 M 1 (2 , - 1 , 4) 、 M 2 ( - 1 , 3 , - 2) 和 M 3 (0 , 2 , 3) 的平面的方程.
题目解答
答案
解: 可以用 作为平面的法线向量 n . 因为 , , 所以 . 根据平面的点法式方程 , 得所求平面的方程为 14( x - 2) + 9( y + 1) - ( z - 4) = 0 , 即 14 x + 9 y - z - 15 = 0 .
解析
考查要点:本题主要考查如何利用三点坐标确定平面方程,核心在于找到平面的法向量。
解题思路:
- 确定两个平面内的向量:通过三点坐标构造两个向量(如$\overrightarrow{M_1M_2}$和$\overrightarrow{M_1M_3}$)。
- 计算法向量:对上述两个向量进行叉乘运算,得到平面的法向量$\mathbf{n}$。
- 代入点法式方程:选择其中一个已知点(如$M_1$),代入点法式方程$\mathbf{n} \cdot (X - X_0) = 0$,展开整理即可。
关键点:叉乘运算的正确性直接影响法向量的准确性,需注意分量计算的符号。
步骤1:构造平面内的两个向量
- 向量$\overrightarrow{M_1M_2}$的坐标为:
$M_2 - M_1 = (-1-2, 3-(-1), -2-4) = (-3, 4, -6)$ - 向量$\overrightarrow{M_1M_3}$的坐标为:
$M_3 - M_1 = (0-2, 2-(-1), 3-4) = (-2, 3, -1)$
步骤2:计算法向量$\mathbf{n}$
对$\overrightarrow{M_1M_2}$和$\overrightarrow{M_1M_3}$进行叉乘:
$\mathbf{n} =
\begin{vmatrix}\mathbf{i} & \mathbf{j} & \mathbf{k} \\-3 & 4 & -6 \\-2 & 3 & -1\end{vmatrix}
= \mathbf{i}(4 \cdot (-1) - (-6) \cdot 3) - \mathbf{j}((-3) \cdot (-1) - (-6) \cdot (-2)) + \mathbf{k}((-3) \cdot 3 - 4 \cdot (-2)) \\
= \mathbf{i}(14) - \mathbf{j}(9) + \mathbf{k}(-1) = (14, -9, -1)$
步骤3:代入点法式方程
选择点$M_1(2, -1, 4)$,代入点法式方程:
$14(x - 2) + 9(y + 1) - 1(z - 4) = 0$
展开并整理:
$14x - 28 + 9y + 9 - z + 4 = 0 \implies 14x + 9y - z - 15 = 0$