수학의 정석

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[차현우] 실력편 기하 (2018) - 공간좌표
공간에서의 방정식

3차원 좌표공간에서 직선과 평면의 방정식(혹은 벡터방정식)은 어떻게 나타내나요?

평면의 방정식은 직선과 평면의 수직에 대한 정의에서 출발하며, 이를 정의하기 위해서 법선벡터라는 것을 알아야 합니다. 법선 벡터란 어떤 평면에 수직인 벡터이며, 법선 벡터를 n = (a,b,c) 라고 할 때, 평면 상에 존재하는 모든 직선(벡터)와 법선 벡터가 수직이기 때문에 내적하면 0이 되어야 하고, 이를 통해 평면 위에 존재하는 점 P(x,y,z) 에 대하여, 평면이 지나는 점을 A(x₁, y₁, z₁) 이라 했을 때, n ⊥ AP 라는 것을 활용하면, n · AP = (a,b,c)·(x-x₁, y-y₁, z-z₁) = a(x-x₁) + b(y-y₁) + c(z-z₁) = 0 이라는 평면의 방정식이 나오게 됩니다. 직선의 방정식의 경우, 직선의 방향벡터를 알아야 하며, 방향벡터를 d = (a,b,c), 지나는 점을 A(x₁, y₁, z₁)라 하고, 직선 위의 점을 P(x,y,z) 라고 할 때, d//AP 라는 것을 활용하면, AP = kd (x-x₁, y-y₁, z-z₁) = k(a,b,c) x-x₁ = ka, y-y₁ = kb, z-z₁ = kc 가 되고, (x-x₁)/a = (y-y₁)/b = (z-z₁)/c 의 형태로 직선의 방정식을 나타냅니다. p.s 늦은 답변 죄송합니다.

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