兩平面相交

兩平面相交

兩平面相交(intersection between two planes)是兩平面間的一種位置關係,如果兩個平面只有一條公共直線,就說這兩個平面有相交位置關係,簡稱兩平面相交。這兩個平面稱為相交平面,而這條公共直線稱為這兩個平面的交線 。

基本概念

兩個不重合的平面有一個公共點,叫做這 兩平面相交

在兩個相交平面的交線上任取一點,經過此點在兩個平面內作交線的垂線,二垂線所夾的銳角成為兩平面的傾角。在兩相交平面之一內作直線與交線成直角,當此直線與另一平面成直角時,則稱兩平面相交成直角 。

兩平面的交角是刻畫相交二平面位置關係的一個數。在空間直角坐標系中,兩平面:

兩平面相交 兩平面相交
兩平面相交 兩平面相交
兩平面相交 兩平面相交
兩平面相交 兩平面相交
兩平面相交 兩平面相交

相交所成二面角用∠(π,π)來表示,兩平面的法向量和的交角設為θ=∠(),則有∠(π,π)=θ或π-θ,故

兩平面相交 兩平面相交

兩平面相交的分析

兩平面相交 兩平面相交

設兩平面的方程分別為

兩平面相交 兩平面相交
兩平面相交 兩平面相交
兩平面相交 兩平面相交
兩平面相交 兩平面相交

其法線向量分別為和。

兩平面平行

兩平面平行的充要條件:

兩平面相交 兩平面相交

兩平面相交 兩平面相交

用分量來表示為:

兩平面相交 兩平面相交

亦即

兩平面相交 兩平面相交

兩平面相交 兩平面相交
兩平面相交 兩平面相交
兩平面相交 兩平面相交
兩平面相交 兩平面相交

若,即,則平面的方程為:

兩平面相交 兩平面相交

即:

兩平面相交 兩平面相交

與平面β的方程一致,所以兩平面重合,由此我們看出:

兩平面相交 兩平面相交

兩平面平行的充要條件是

兩平面相交 兩平面相交
兩平面相交 兩平面相交

兩平面重合的充要條件是

兩平面相交 兩平面相交

兩平面相交的充要條件

兩平面相交 兩平面相交

即不平行,即

兩平面相交 兩平面相交

這時兩平面相交時所得直線的方程可用方程組

兩平面相交 兩平面相交

來表示 。

兩平面的交角

圖1 圖1
兩平面相交 兩平面相交
兩平面相交 兩平面相交
兩平面相交 兩平面相交

為了確定起見,規定兩平面組成的二面角中,不大於直角的為兩平面的交角,記作θ,如圖1,所成的夾角θ就是兩法線向量的夾角θ,即(圖1),且

兩平面相交 兩平面相交
兩平面相交 兩平面相交
兩平面相交 兩平面相交

特別地,當時,, 故又可以得兩平面互相垂直的充要條件為

兩平面相交 兩平面相交

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