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知识点二:平面与点的相关位置


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空间中平面与点的相关位置,有且只有两种情况,就是点在平面上,或点不在平面上,点在平面上的条件是点的坐标满足平面的方程。下面我们在直角坐标系下来讨论点不在平面上的情况

1.点与平面间的距离

在求点与平面间的距离之前,我们先引进点关于平面的离差的概念。

定义1  如果自点引平面的垂线,其垂足为,那么矢量在平面的单位法矢量上的射影叫做点与平面间的离差,记做

射影                  (3.2-1)

容易看出,空间的点与平面间的离差,当且仅当点位于平面的单位法矢量所指向的一侧(即同向(图3-6))时,离差;在平面的另一侧(即方向相反(图3-7))时,离差;当且仅当在平面上时,离差

显然,离差的绝对值,就是点与平面之间的距离

定理1  点与平面(3.1-13)间的离差为

                        (3.2-2)

这里

 根据定义3.2.1(图形3-6或图形3-7)得

      而在平面(3.1-13)上,因此,所以

推论1  点与平面(3.1-14)间的离差是

           (3.2-3)

推论2  点与平面间的距离为

                (3.2-4)

2.平面划分空间问题、三元一次不等式的几何意义。

设平面的一般方程式为

那么,空间任何一点对平面的离差为

式中为平面的法化因子,所以有

                 (3.2-5)

对于平面同侧的点,的符号相同,对于在异侧的点,有不同的符号。这是因为当同侧的点时,同向;当异侧的点时方向相反(图3-9)。因此由(3.2-5)式可以知道平面把空间划分为两部分,对于某一部分的点;而对于另一部分的点,则有,在平面上的点