题目
2.求过点(1,2,-1)且与平面3x-4y+z+16=0和4x-z+6=0均垂直的平面方程.
2.求过点(1,2,-1)且与平面3x-4y+z+16=0和4x-z+6=0均垂直的平面方程.
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,可由叉积得到:
\[
\mathbf{n} = \mathbf{n_1} \times \mathbf{n_2} = (4, 7, 16)
\]
利用点法式方程,过点 $M_0(1, 2, -1)$ 的平面方程为:
\[
4(x - 1) + 7(y - 2) + 16(z + 1) = 0
\]
化简得:
\[
4x + 7y + 16z - 2 = 0
\]
**答案:** $\boxed{4x + 7y + 16z - 2 = 0}$
解析
考查要点:本题主要考查空间几何中平面方程的求解,涉及平面垂直的条件及向量叉乘的应用。
解题核心思路:
- 平面垂直的条件:两平面垂直当且仅当它们的法向量垂直。
- 法向量的确定:所求平面的法向量需与已知两平面的法向量均垂直,可通过向量叉乘得到。
- 点法式方程:利用已知点和法向量直接写出平面方程。
破题关键点:
- 正确计算两已知平面法向量的叉乘,得到所求平面的法向量。
- 代入已知点,化简方程。
步骤1:确定已知平面的法向量
已知平面方程分别为:
- $3x - 4y + z + 16 = 0$,法向量为 $\mathbf{n_1} = (3, -4, 1)$。
- $4x - z + 6 = 0$,法向量为 $\mathbf{n_2} = (4, 0, -1)$。
步骤2:求所求平面的法向量
所求平面需与两已知平面垂直,因此其法向量 $\mathbf{n}$ 应与 $\mathbf{n_1}$ 和 $\mathbf{n_2}$ 均垂直。通过叉乘计算:
$\mathbf{n} = \mathbf{n_1} \times \mathbf{n_2} =
\begin{vmatrix}\mathbf{i} & \mathbf{j} & \mathbf{k} \\3 & -4 & 1 \\4 & 0 & -1\end{vmatrix} = (4, 7, 16)$
步骤3:利用点法式方程求平面方程
已知平面过点 $M_0(1, 2, -1)$,代入点法式方程:
$4(x - 1) + 7(y - 2) + 16(z + 1) = 0$
展开并化简:
$4x + 7y + 16z - 2 = 0$