直線・平面・空間の方程式
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2020.08.20_____
2次元ベクトル ( L,M ) に垂直で、 点 ( x0, y0 ) を通る直線の方程式 :
L( x − x0 ) + M ( y − y0 ) = 0
∵ ベクトルの内積が0になるので
2次元ベクトル ( L,M ) に平行で、 点( x0, y0 ) を通る直線の方程式 :
( x − x 0 )/ L = ( y − y0 )/ M
∵ x = x0+kL y = y0+kM
3次元ベクトル ( L,M,N ) に垂直で、 点( x0, y0, z0 ) を通る平面の方程式 :
L( x − x0 ) + M ( y − y 0 ) + N( z − z0 ) = 0
3次元ベクトル ( L,M,N ) に平行で、 点( x0, y0, z0 )を通る平面の方程式 :
( x − x0 )/ L = ( y − y0 )/ M = ( z − z0 )/ N
以上をもっと簡単にすると、 次のようになります。
2次元ベクトル ( L,M ) に垂直で、原点を通る直線の方程式 :
L x + M y = 0
2次元ベクトル ( L,M ) に平行で、 原点を通る直線の方程式 :
x / L = y / M
3次元ベクトル ( L,M,N ) に垂直で、 原点を通る平面の方程式 :
L x + M y + N z = 0
3次元ベクトル ( L,M,N ) に平行で、 原点を通る平面の方程式 :
x / L = y / M = z / N
以上を4次元空間まで拡張すると、 次のようになります。
4次元ベクトル ( L,M,N,Q ) に垂直で、 原点を通る空間の方程式 :
L x + M y + N z + Qt = 0
4次元ベクトル ( L,M,N,Q ) に平行で、 原点を通る空間の方程式 :
x / L = y / M = z / N = t / Q
全体集合を 「 3次元空間の原点を始点とするベクトル 」 とします。
あるベクトルに垂直なベクトルの集合の要素は無数にありますが、 それらはすべて同一平面上に存在します。
それらを表すベクトル方程式は、 その平面の方程式になります。
( 例 )
3次元ベクトル R( L,M,N ) に垂直で原点を通る平面上の点を P( x, y, z )とします。
点Pの位置ベクトルを P とすると、 R と P の内積が0であることより、
L x + M y + N z = 0
3次元ベクトル R( L,M,N ) と 3次元ベクトル E( a,b,c ) にそれぞれ垂直な直線の方程式 :
その直線は、 R と E の外積に平行であるから、 R と E の外積をまず求めます。
R に対して E を外積させます。
0 c −b L
−c 0 a M
b −a 0 N
こうして、 ( cM−bN, aN−cL, bL−aM ) が得られます。
したがって、 求める直線の方程式は次のようになります。
x /( cM−bN ) = y /( aN−cL ) = z /( bL−aM )