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知识点三:两平面的相关位置


空间两个平面的相关位置有三种情形,即相交、平行与重合,而且当仅当两平面有一部分公共点时它们相交,当且仅当两平面无公共点时它们相互平行,当且仅当一个平面上的所有点就是另一个平面的点时,这两平面重合。因此如果设两平面的方程为

                (1)

               (2)

那么两平面是相交还是平行或是重合,取决于由方程(1)与(2)构成的方程组是有解还是无解,或是方程(1)与(2)仅相差一个不为零的因子,因此我们就得到了下面的定理。

定理1  两平面(1)与(2)

相交的充要条件为

               (3.3-1)

平行的充要条件为

                 (3.3-2)

重合的充要条件为

                 (3.3-3)

在直角坐标系下,由于两平面的法矢量分别为

而当且仅当不平行于时,相交;当且仅当时,平行或重合。因此我们同样可得两平面相交的充要条件为(3.3-1),平行或重合的判定条件为

                     (3.3-4)

现在让我们在直角坐标系下来两平面的交角。

设两平面间的二面角用来表示,而两平面的法矢量的夹角记为,那么显然有(图3-10)。

因此我们得到:

        (3.3-5)

显然平面互相垂直的充分必要条件为,即,因此从(3.3-5)我们得

定理2  两平面(1)与(2)相互垂直的充要条件为

                   (3.3-6)