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 ( xy ) を通る直線の方程式 :
      L( xx ) + M ( yy ) = 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( xy ) を通る直線の方程式 :
      ( xx )/ L = ( yy )/ M
           ∵ xx+kL  yy+kM
   3次元ベクトル ( L,M,N ) に垂直で、 点( xyz ) を通る平面の方程式 :
      L( xx ) + M ( yy ) + N( zz ) = 0
   3次元ベクトル ( L,M,N ) に平行で、 点( xyz )を通る平面の方程式 :
      ( xx )/ L = ( yy )/ M = ( zz )/ 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 ()( L,M,N ) に垂直で原点を通る平面上の点を P( xyz )とします。
   点Pの位置ベクトルを () とすると、 ()() 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 ()( L,M,N ) と 3次元ベクトル ()( a,b,c ) にそれぞれ垂直な直線の方程式 :
   その直線は、 ()() の外積に平行であるから、 ()() の外積をまず求めます。
    () に対して () 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 )