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数学素人で大学の数学(行列)を勉強してます。
分からないのでご教授お願いします。

2平面に垂直で原点を通る平面の方程式を求めよ
π1=2X-3y+4Z=1
π2=x+2y-3Z=2

A 回答 (2件)

平面:ax+by+cz+d=0の法線ベクトルは(a,b,c)です。


二つの面が垂直とは、それぞれの平面の法線ベクトル同士が垂直であるということです。

求める平面をax+by+cz=0として、法線ベクトルの内積をとり、それが0になることから式を求めればよいでしょう。

もちろん、π1の法線ベクトルとπ2の法線ベクトルの外積をとり、そこから求める平面の方程式を求めてもよい。
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この回答へのお礼

なるほどです。
内積はCOSQ=・・・・・・・って奴ですね。

納得しました。ありがとうございます。

お礼日時:2009/08/09 11:54

π1の原点を通る法線の媒介変数表現は


(x,y,z)=s(2,-3,4)
またπ2の原点を通る法線の媒介変数表現は
(x,y,z)=t(1,2,-3)
なのでこれらの法線を含む平面の媒介変数表現は
(x,y,z)=s(2,-3,4)+t(1,2,-3)=(2s+t,-3s+2t,4s-3t)
これでも求める平面の方程式です。

s,tを使わないx,y,zの式にするには
成分でばらして
x=2s+t
y=-3s+2t
z=4s-3t
最初の2つの式をs,tの連立方程式と見做してs,tについて解き
3つ目の式に代入してやればx,y,zの平面の式になります。
あとは、式の係数が簡単になるように定数倍して答としてやるだけです。
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Q2点を通り、平面1に垂直な平面2の求め方

A=(2,1,-1),B=(3,2,1)を通り,平面4x-y-z+2=0に垂直な平面のとき方を教えてください

Aベストアンサー

ベクトルABをAB↑と書き、
点A,点Bの位置ベクトルをそれぞれA↑,B↑と書くことにします。
A↑,B↑は成分表示は座標と同じになります。

A,Bを通る直線の方向ベクトルAB↑は
AB↑=B↑-A↑=(3,2,1)-(2,1,-1)=(3-2,2-1,1-(-1))=(1,1,2) ...(1)

平面4x-y-z+2=0 ...(2)
の法線の方向ベクトルC↑は
C↑=(4,-1,-1) ...(3)

従って2点A,Bを通り平面(1)に垂直な平面上の任意点P(x,y,z)は媒介変数s,tを使って
P↑=(x,y,z)
=A↑+sAB↑+tC↑=(2,1,-1)+s(1,1,2)+t(4,-1,-1)
=(2+s+4,1+s-t,-1+2s-t) ...(4)
と表すことができます。
(4)は2点A,Bを通り平面(1)に垂直な平面の媒介変数表示になります。
点P(x,y,z)のx,y,zは
x=2+s+4t ...(5-1), y=1+s-t ...(5-2), z=-1+2s-t ...(5-3)
となります。
これから媒介変数s,tを消去すればs,tを使わない平面の方程式が得られます。
(5-2)-(5-3)から
 y-z=2-s → s=2-y+z ...(6)
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 x=4-y+z+12-8y+4z=16-9y+5z
移項して
 x+9y-5z-16=0 ...(答え)

ベクトルABをAB↑と書き、
点A,点Bの位置ベクトルをそれぞれA↑,B↑と書くことにします。
A↑,B↑は成分表示は座標と同じになります。

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AB↑=B↑-A↑=(3,2,1)-(2,1,-1)=(3-2,2-1,1-(-1))=(1,1,2) ...(1)

平面4x-y-z+2=0 ...(2)
の法線の方向ベクトルC↑は
C↑=(4,-1,-1) ...(3)

従って2点A,Bを通り平面(1)に垂直な平面上の任意点P(x,y,z)は媒介変数s,tを使って
P↑=(x,y,z)
=A↑+sAB↑+tC↑=(2,1,-1)+s(1,1,2)+t(4,-1,-1)
=(2+s+4,1+s-t,-1+2s-t) ...(4)
と表すことができます。
(4)は2点A...続きを読む

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>x-y+3z-1=0・・・・(1)
>x+2y-z-3=0・・・・(2)とおきましょう。
(1)(2)より、連立方程式を解いて、x、y、zをそれぞれどれか一つの文字で表していきます。

(1)×2 2x-2y+6z-2=0
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------------------------------これを足してみると
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------------------------------これらを足し合わせると
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直線になることを示しています。


方程式が2つあるので、どれか一つの文字で表して、つなげてみるといいですね。
頑張ってください!!

akatukinoshoujoさん、こんにちは。

>x-y+3z-1=0・・・・(1)
>x+2y-z-3=0・・・・(2)とおきましょう。
(1)(2)より、連立方程式を解いて、x、y、zをそれぞれどれか一つの文字で表していきます。

(1)×2 2x-2y+6z-2=0
(2)   x+2y-z-3=0
------------------------------これを足してみると
      3x+5z-5=0
      x=-5(z-1)/3・・・・(☆)

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解答よろしくお願いいたします。

Aベストアンサー

(1)x+2y-z-4=0
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をx,yの連立方程式として解くと
x=-z+4 (z=-x+4)
y=z
よって-x+4=y=z

(2) (-1,1,1)はこの交線の方向ベクトル
   (4,0,0)はこの交線上にあり,これと(0,1,0)を結ぶベクトル(4,-1,0)
   2つのベクトル(-1,1,1),(4-1,0)に垂直なベクトル(1,4,-3)を求めて,これが求める平面の法線ベクトル。
求める平面上の任意の点を(x,y,z)とすると,これと(0,1,0)を結ぶベクトル(x,y-1,z)は
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Aベストアンサー

>2点(2,-2,3)、(-2、-5、6)を通る直線lは

>(x-2)/(-2)=(y+2)/(-5)=(z-5)/6
間違い↑。

正しい直線の式は
 (x-2)/(-4)=(y+2)/(-3)=(z-3)/3
です。

>この直線と垂直に交わり(1、1、5)を通る平面の方程式はどう求めるのでしょうか?
>AB=-4i-3j+3kと(x-1)i+(y-1)j+(z-5)kの内積=0として解くと考えたのですが・・・
それで良いでしょう。

直線の方向ベクトルが(-4,-3,3)なので、これに直交する平面で点(1,1,5)を通る平面の
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QベクトルAとBに垂直なベクトルCを求めるには?

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Aベストアンサー

rei00 です。先程の回答違ってますね。alfeim さんがお書きの様に A, B の外積が求めるものですね。

で,あえて内積で頑張るなら次の様になると思います。A, B を三次元ベクトル A (a1, a2, a3), B (b1, b2, b3) とし,求めるベクトルを X (x, y, z) とすると。

垂直=内積0より
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 b1・x + b2・y + b3・z = 0

これを解いて
 x = z・(b3・a2 - a3・b2)/(a1・b2 - b1・a2)
 y = z・(b3・a1 - a3・b1)/(a2・b1 - b2・a1)

今,求めるベクトルの大きさが決まっていませんので,x, y, z の比を使って,求めるベクトルは (a2・b3 - b2・a3, a3・b1 - b3・a1, a1・b2 - b1・a2) となります。

つまり A, B の外積になります。なお,3次元上の次元でも同様に出来ると思います(たぶん・・・)。

Q2つに直交する単位ベクトル

a=(1,2,1)にもb=(2、-1,1)にも直交する単位ベクトル
を求めたいのですが、求めたい単位ベクトルをxと置いて
a・x=0、b・x=0という風にしてみたのですがうまくいきません。
計算過程を含めご教授していただける方がいらっしゃいましたら宜しくお願いします。

Aベストアンサー

>> 求めたい単位ベクトルをxと置いて.。

x=(x,y,z)
 単位ベクトは、大きさが1だから、
|x|=1 と書けます。
   これを成分で表現して、
√[(x^2)+(y^2)+(z^2)]=1
    両辺を2乗して、
[(x^2)+(y^2)+(z^2)]=1・・・(A)

また、
>> a・x=0、 b・x=0

   是も成分で表現して、
(1,2,1)・(x,y,z)=0,  (2,-1,1)・(x,y,z)=0
x+2y+z=0・・・(B), 2x-y+z=0 ・・・(C)     

   (C)-(B)で、
   x=3y   これを、(B)に代入して、
   z=-5y

   x,z が y で表されているのを確認して、
   2式を(A)に入れて、

 9(y^2)+(y^2)+25(y^2)=1
           35(y^2)=1
     y=(1/√35), (-1/√35)

    即ち求めたい単位ベクトルは、
  (3/√35, 1/√35, -5/√35) 、
  (-3/√35, -1/√35, 5/√35) 。

>> 求めたい単位ベクトルをxと置いて.。

x=(x,y,z)
 単位ベクトは、大きさが1だから、
|x|=1 と書けます。
   これを成分で表現して、
√[(x^2)+(y^2)+(z^2)]=1
    両辺を2乗して、
[(x^2)+(y^2)+(z^2)]=1・・・(A)

また、
>> a・x=0、 b・x=0

   是も成分で表現して、
(1,2,1)・(x,y,z)=0,  (2,-1,1)・(x,y,z)=0
x+2y+z=0・・・(B), 2x-y+z=0 ・・・(C)     

   (C)-(B)で、
   x=3y   これを、(B)に代入し...続きを読む

Q線形代数の3次元空間での法線ベクトル、平面の方程式

線形代数の、3次元空間での法線ベクトル、平面の方程式の問題を教えて下さい
この問題が分かりません
3 次元空間において次の問いに答えなさい.
(1) 原点を含む法線ベクトル
1
  2
-1
の平面S の方程式を求めなさい
(2) 点(4, 5, 2) から平面S に垂線Lを下ろす. 直線Lの方程式とLとS の交点を求めなさい
(3) 直線Lを含み点(0, 0, 0) も含む平面の方程式を求めなさい
という問題です。皆さんお願いします
教えて下さい

Aベストアンサー

(1) 原点を含む法線ベクトル(1,2,-1) の平面S の方程式を求めなさい
>ベクトルを↑で表し、法線ベクトルを↑N(1,2,-1)とする。
S上の任意の点を(x,y,z)とすると、原点(0,0,0)がS上の点なので、
↑(x,y,z)は↑N(1,2,-1)と直交する。
よって内積を↑・↑で表すと↑(x,y,z)・↑N(1,2,-1)=x+2y-z=0
x+2y-z=0・・・答
(2) 点(4, 5, 2) から平面S に垂線Lを下ろす. 直線Lの方程式とLとS の交点を求めなさい
>直線L上の任意の点を(x,y,z)とするとuを実数として
↑(4, 5, 2)-↑(x,y,z)=u↑N=u↑(1,2,-1)だから
4-x=u、5-y=2u→(5-y)/2=u、2-z=-u→z-2=u
よって直線の方程式は4-x=(5-y)/2=z-2・・・答
x+2y-z=0に4-x=(5-y)/2→y=2x-3、4-x=z-2→z=6-xを代入
x+2(2x-3)-(6-x)=6x-12=0、x=2、y=2*2-3=1、z=6-2=4
よってLとS の交点は(2,1,4)・・・答
(3) 直線Lを含み点(0, 0, 0) も含む平面の方程式を求めなさい
>3点(0,0,0)、(4,5,2)、(2,1,4)を含む平面上の任意の
点を(x,y,z)とすると、u,vを実数として
↑(x,y,z)=u↑(4,5,2)+v↑(2,1,4)
要素を比較してx=4u+2v(ア)、y=5u+v(イ)、z=2u+4v(ウ)
(ア)(イ)からu,vをx,yで表すとu=(2y-x)/6、v=(5x-4y)/6
これらを(ウ)に代入して
z=2u+4v=2{(2y-x)/6}+4{(5x-4y)/6}=(3x-2y)
よって、3x-2y-z=0・・・答

(1) 原点を含む法線ベクトル(1,2,-1) の平面S の方程式を求めなさい
>ベクトルを↑で表し、法線ベクトルを↑N(1,2,-1)とする。
S上の任意の点を(x,y,z)とすると、原点(0,0,0)がS上の点なので、
↑(x,y,z)は↑N(1,2,-1)と直交する。
よって内積を↑・↑で表すと↑(x,y,z)・↑N(1,2,-1)=x+2y-z=0
x+2y-z=0・・・答
(2) 点(4, 5, 2) から平面S に垂線Lを下ろす. 直線Lの方程式とLとS の交点を求めなさい
>直線L上の任意の点を(x,y,z)とするとuを実数として
↑(4, 5, 2)-↑(x,y,z)=u↑N=u↑(1,2,-1)だから
4-x=u、5-y=2u→(5-y)/...続きを読む

Q3次元座標2点からの直線式の求め方

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以上

Aベストアンサー

> 直線式(ax+by+cz=0)の求め方を教えて下さい。
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媒介変数形式で
(x,y,z)=(x1,y1,z1)+t(x2-x1,y2-y1,z2-z1)
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これを変形してすれば
(x-x1)/(x2-x1)=(y-y1)/(y2-y1)=(z-z1)/(z2-z1)
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