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平面与点的相关位置.

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§3.2 平面与点的相关位置
平面与点的位置关系,有两种情形,就是点在平面上和点不在平面上. 前者的条件是点的坐标满足平面方程. 点不在平面上时,一般要求点到平面的距离,并用离差反映点在曲面的哪一侧.
1.点到平面的距离
定义3.2.1 自点M 0向平面π 引垂线,垂足为Q . 向量0QM 在平面π的单位法向量n 0
上的射影叫做M 0与平面π之间的离差,记作
δ = 射影n 00QM
(3.2-1)
显然
δ = 射影n 00QM = 0QM ·n 0 =∣0QM ∣cos ∠(0QM ,n 0) =±∣0QM ∣
当0QM 与n 0同向时,离差δ > 0;当0QM 与n 0反向时,离差δ < 0. 当且仅当M 0在平面上时,离差δ = 0.
显然,离差的绝对值就是点M 0到平面π 的距离. 定理3.2.1 点M 0与平面(3.1-13)之间的离差为
δ = n 0r 0-p
(3.2-2)
推论 1 若平面π 的法式方程为 0cos cos cos =-++p z y x γβα,则),,(0000z y x M 与π
间的离差
=δp z y x -++γβαcos cos cos 000
(3.2-3)
推论2 点),,(0000z y x M 与平面Ax +By +Cz +D = 0间的距离为
()2
2
2
0000,C
B A D
Cz By Ax M d +++++=
π (3.2-4)
2.平面划分空间问题 三元一次不等式的几何意义
设平面π的一般方程为
Ax +By +Cz +D = 0
则空间中任一点M (x ,y ,z )与π间的离差为
=δp z y x -++γβαcos cos cos = λ (Ax +By +Cz +D )
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式中λ为平面π的法化因子,由此有
Ax +By +Cz +D =
δλ
1
(3.2-5)
对于平面π同侧的点,δ 的符号相同;对于在平面π的异侧的点,δ 有不同的符号,而λ一经取定,符号就是固定的. 因此,平面π:Ax +By +Cz +D = 0把空间划分为两部分,对于某一部分的点M (x ,y ,z ) Ax +By +Cz +D > 0;而对于另一部分的点,则有Ax +By +Cz +D < 0,在平面π上的点有Ax +By +Cz +D = 0.
P112习题 1,2,5,8。

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