GEOMETRIA AFÍ

Vector normal d'un pla

Donat el pla bold italic A bold italic x negreta més bold italic B bold italic y negreta més bold italic C bold italic z negreta més bold italic D negreta igual negreta 0

el vector normal o vector característic del pla és negreta n amb negreta arpó dret amb ham cap avall a sobre negreta igual negreta parèntesi esquerre bold italic A negreta coma bold italic B negreta coma bold italic C negreta parèntesi dret.

En el llibre d'Edebé, en el tema 6 (lliurament 4) no l'utilitza. Ho utilitza i ho explica en el tema 7 (lliurament 5). Però és molt pràctic utilitzar-ho i us pot anar molt bé en molts casos per trobar fàcilment l'equació general del pla.

Aquest vector és molt important. És un vector que és perpendicular al pla. O sigui, que és perpendicular als dos vectors directors del pla.

Per tant, si sabem els vectors directors del pla, fent el producte vectorial dels plans obtenim aquest vector normal i, per tant, obtenim els coeficients del pla.

Exemple 1.

Trobeu l'equació general del pla que té vectors director normal negreta n amb negreta arpó dret amb ham cap avall a sobre negreta igual negreta parèntesi esquerre negreta 2 negreta coma negreta menys negreta 1 negreta coma negreta 3 negreta parèntesi dret i passa pel punt P(5,-1,0).

L'equació general del pla serà de la forma :

2 x menys y més 3 z més D igual 0

I si el punt (5,-1,0) ha de ser del pla, s'ha de complir:

2 per 5 menys parèntesi esquerre menys 1 parèntesi dret més 3 per 0 més D igual 0 espai espai espai espai espai fletxa doble dreta espai espai espai 10 més 1 més D igual 0 espai espai espai espai espai fletxa doble dreta espai espai espai D igual menys 11

L'equació general del pla és: negreta 2 bold italic x negreta menys bold italic y negreta més negreta 3 bold italic z negreta menys negreta 11 negreta igual negreta 0

Exemple 2.

Trobeu l'equació general del pla que té vectors directors negreta u amb negreta arpó dret amb ham cap avall a sobre negreta igual negreta parèntesi esquerre negreta 1 negreta coma negreta 2 negreta coma negreta menys negreta 1 negreta parèntesi dret, i negreta u amb negreta arpó dret amb ham cap avall a sobre negreta igual negreta parèntesi esquerre negreta 2 negreta coma negreta 0 negreta coma negreta 1 negreta parèntesi dret i passa pel punt P(1,-1,-1).

El seu vector normal serà negreta u amb negreta arpó dret amb ham cap avall a sobre multiplicació en creu negreta v amb negreta arpó dret amb ham cap avall a sobre

Fem aquest producte vectorial:

negreta u amb negreta arpó dret amb ham cap avall a sobre multiplicació en creu negreta v amb negreta arpó dret amb ham cap avall a sobre igual obre barra vertical taula fila i j k fila 1 2 cel·la menys 1 fi cel·la fila 2 0 1 fi taula tanca barra vertical igual obre barra vertical taula fila 2 cel·la menys 1 fi cel·la fila 0 1 fi taula tanca barra vertical i menys obre barra vertical taula fila 1 cel·la menys 1 fi cel·la fila 2 1 fi taula tanca barra vertical j més obre barra vertical taula fila 1 2 fila 2 0 fi taula tanca barra vertical k igual 2 i menys 3 j menys 4 k espai espai espai espai espai fletxa doble dreta espai espai espai n amb arpó dret amb ham cap avall a sobre igual parèntesi esquerre 2 coma menys 3 coma menys 4 parèntesi dret

Per tant, l'equació general del pla serà de la forma:

2 x menys 3 y menys 4 z més D igual 0

I trobem D per tal que passi pel punt (-1,1,-1):

2 per parèntesi esquerre menys 1 parèntesi dret menys 3 per 1 menys 4 per parèntesi esquerre menys 1 parèntesi dret més D igual 0 espai espai espai espai espai fletxa doble dreta espai espai menys 2 menys 3 més 4 més D igual 0 espai espai espai espai espai fletxa doble dreta espai espai espai D igual 1

L'equació general del pla és: negreta 2 bold italic x negreta menys negreta 3 bold italic y negreta menys negreta 4 bold italic z negreta més negreta 1 negreta igual negreta 0

Observació: aquesta equació del pla també la podem trobar fent el determinant:

\left| {\begin{array}{*{20}{c}}{x + 1} & 1 & 2\\{y - 1} & 2 & 0\\{z + 1} & { - 1} & 1\\\end{array}} \right| = 0