空间直线的平面束方程

1 直线平面束方程的定义
已知某直线的为:

则如下代数式称为该 直线的平面束方程

下面来解释下上述定义的几何意义,分几点来逐一阐述下:

        (1)由该定义中的所决定的直线如下图所示,该直线是平面的交线。

交于

        (2)当时,直线的平面束方程其实就是平面,如下图所示。

时,直线的平面束方程就是平面

取不同值时,直线的平面束方程对应了不同的平面,这些平面共同的特点是都包含直线,如下图所示。

取不同值时,平面束方程对应包含直线的不同平面

为什么说直线的平面束方程始终包含直线呢?其代数解释是这样的,直线的平面束方程整理后如下,显然这是某平面的的

因为直线上的点满足以及,所以直线上的点都可以使得上式成立。这意味着直线满足为任意值时的平面束方程,所以直线始终在平面束方程对应的平面上。

        (3) 除这个平面外,直线的平面束方程代表了所有包含直线的平面方程,下面是具体的解释。平面的一个分别为,如下图所示。

两个平面的法向量

直线的平面束方程的一个,即:

所以当,当的朝向几乎和一致,当的朝向几乎和一致。总而言之,当取不同值时,的朝向会在之间变化,如下图所示,这里为了展示,将的起点都移到了同一个点。

平面束方程的法向量之间变化

所以包含了之间所有朝向的法向量,除了这两个朝向。所以直线的平面束方程代表了所有包含直线的平面,除了平面(该平面的法向量为)。

        (4)综上,所以有:

2 直线平面束方程的例题
已知直线,请求出其在平面上的投影直线的方程。 (1)分析问题。设某平面包含直线,且于平面,那么要求的投影直线就是平面和平面的交线,下面是示意图。所以求出平面就可以得到投影直线

包含直线的平面,及直线上的投影直线

        (2)下面通过直线的平面束方程来求出平面。首先给出直线的平面束方程以及一个

又平面的一个,根据,所以这两个平面时有:

所以平面为:

        (3)综上,因为投影直线是平面和平面的交线,所以直线

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