5.6 Ligninger for plan | Matematikk R2

Parameterframstilling og normalform for plan.

60 min

15 oppgaver

PlanlikningNormalvektorParameterframstilling

Du leser den tradisjonelle versjonen

Din fremgang i kapitlet

0 / 15 oppgaver

Kapitlets plass i kurset

Bygger på

5.4Kryssproduktet

Brukes videre i

5.8Avstand punkt-linje og punkt-plan

Innleiing

Eit plan i rommet kan skildrast på fleire måtar. I dette kapittelet skal vi lære tre hovudmetodar:

1. Parameterframstilling - ved hjelp av eit punkt og to retningsvektorar
2. Normalvektorform - ved hjelp av eit punkt og ein normalvektor
3. Determinantform - ved hjelp av tre punkt

Alle desse metodane gjev oss verktøy til å arbeide med plan i rommet, til dømes for å finne skjeringspunkt, vinklar og avstandar.

Parameterframstilling for eit plan

P_0 = (x_0, y_0, z_0)

✏️Parameterframstilling gjennom tre punkt

Finn parameterframstillinga for planet gjennom punkta $A = (1, 2, 3)$ , $B = (4, 2, 1)$ og $C = (2, 5, 0)$ .

Vi vel

A

som basispunkt og finn retningsvektorane:

$\vec{u} = \overrightarrow{AB} = [4-1, 2-2, 1-3] = [3, 0, -2]$

$\vec{v} = \overrightarrow{AC} = [2-1, 5-2, 0-3] = [1, 3, -3]$

Parameterframstillinga blir:
$\vec{r} = [1, 2, 3] + s \cdot [3, 0, -2] + t \cdot [1, 3, -3]$

På koordinatform:
$\begin{cases} x = 1 + 3s + t \\ y = 2 + 3t \\ z = 3 - 2s - 3t \end{cases}$

Normalvektor og normalform

\vec{n}

✏️Frå parameterframstilling til normalform

Finn normalforma for planet frå førre døme, gjennom $A = (1, 2, 3)$ , $B = (4, 2, 1)$ og $C = (2, 5, 0)$ .

Vi har retningsvektorane

\vec{u} = [3, 0, -2]

\vec{v} = [1, 3, -3]

Normalvektoren finn vi med kryssproduktet:
$\vec{n} = \vec{u} \times \vec{v} = \begin{vmatrix} \vec{i} & \vec{j} & \vec{k} \\ 3 & 0 & -2 \\ 1 & 3 & -3 \end{vmatrix}$

$= \vec{i}(0 \cdot (-3) - (-2) \cdot 3) - \vec{j}(3 \cdot (-3) - (-2) \cdot 1) + \vec{k}(3 \cdot 3 - 0 \cdot 1)$
$= \vec{i}(0 + 6) - \vec{j}(-9 + 2) + \vec{k}(9 - 0)$
$= [6, 7, 9]$

Planlikninga med $A = (1, 2, 3)$ og $\vec{n} = [6, 7, 9]$ :
$6(x - 1) + 7(y - 2) + 9(z - 3) = 0$
$6x - 6 + 7y - 14 + 9z - 27 = 0$
$6x + 7y + 9z = 47$

📜Avlesing av normalvektor

For eit plan med likning

ax + by + cz = d

er normalvektoren:

\vec{n} = [a, b, c]

Koeffisientane framom $x$ , $y$ og $z$ gjev altså normalvektoren direkte.

✏️Parallelle plan

Undersøk om plana $\alpha: 2x - 4y + 6z = 12$ og $\beta: x - 2y + 3z = 5$ er parallelle.

Vi finn normalvektorane:

$\vec{n}_\alpha = [2, -4, 6]$

$\vec{n}_\beta = [1, -2, 3]$

Vi ser at $\vec{n}_\alpha = 2 \cdot \vec{n}_\beta$ , så normalvektorane er parallelle.

Konklusjon: Plana er parallelle.

For å sjekke om dei er identiske, testar vi om eit punkt i det eine planet også ligg i det andre:
- Frå $\alpha$ med $x = 0, y = 0$ : $6z = 12 \Rightarrow z = 2$ . Punktet $(0, 0, 2)$ ligg i $\alpha$ .
- Set vi inn i $\beta$ : $0 - 0 + 3 \cdot 2 = 6 \neq 5$ .

Plana er parallelle, men ikkje identiske.

✏️Plan gjennom punkt med gjeven normalvektor

Finn likninga for planet gjennom $P = (2, -1, 4)$ med normalvektor $\vec{n} = [3, 1, -2]$ .

Vi bruker normalforma direkte:

3(x - 2) + 1(y - (-1)) + (-2)(z - 4) = 0

3x - 6 + y + 1 - 2z + 8 = 0

3x + y - 2z = -3

Svar: $3x + y - 2z = -3$

Determinantform for plan

P_1 = (x_1, y_1, z_1)

✏️Punkt i planet?

Ligg punktet $Q = (3, 5, 1)$ i planet $2x - y + 3z = 4$ ?

Vi set inn koordinatane til

Q

i planlikninga:

2 \cdot 3 - 5 + 3 \cdot 1 = 6 - 5 + 3 = 4 \checkmark

Sidan venstre side er lik høgre side, ligg $Q$ i planet.

Sjekke om eit punkt ligg i eit plan:

Eit punkt $(x_0, y_0, z_0)$ ligg i planet $ax + by + cz = d$ dersom og berre dersom:
$ax_0 + by_0 + cz_0 = d$

📝Oppgave 5.6.1

Finn normalvektoren til planet $4x - 2y + 5z = 10$ .

📝Oppgave 5.6.2

Skriv opp parameterframstillinga for planet gjennom $P = (2, 1, 0)$ med retningsvektorar $\vec{u} = [1, 0, 1]$ og $\vec{v} = [0, 1, -1]$ .

📝Oppgave 5.6.3

Finn likninga for planet gjennom punkta $A = (1, 0, 0)$ , $B = (0, 2, 0)$ og $C = (0, 0, 3)$ .

📝Oppgave 5.6.4

Avgjer om punktet $Q = (2, 1, -1)$ ligg i planet $3x - 2y + 4z = 0$ .

📝Oppgave 5.6.5

Finn likninga for planet som går gjennom $P = (1, 2, 3)$ og er parallelt med planet $2x + y - z = 5$ .

📝Oppgave 5.6.6

Finn likninga for planet gjennom origo som inneheld vektorane $\vec{a} = [1, 2, 1]$ og $\vec{b} = [2, 1, -1]$ .

📝Oppgave 5.6.7

Finn skjeringspunktet mellom planet $2x - y + z = 4$ og linja som går gjennom $A = (1, 0, 1)$ med retningsvektor $\vec{v} = [1, 1, 1]$ .

📝Oppgave 5.6.8

Finn likninga for planet som inneheld linja $\ell: \vec{r} = [1, 0, 2] + t[1, 1, 0]$ og punktet $P = (0, 2, 1)$ .

📝Oppgave 5.6.9

Finn skjeringslinja mellom plana $\alpha: x + 2y - z = 3$ og $\beta: 2x - y + z = 1$ .

📝Oppgave 5.6.10

Eit tetraeder har hjørne i $A = (0, 0, 0)$ , $B = (4, 0, 0)$ , $C = (0, 3, 0)$ og $D = (0, 0, 5)$ .

a) Finn likninga for planet gjennom $B$ , $C$ og $D$ .
b) Finn vinkelen mellom dette planet og $xy$ -planet.

Oppsummering

I dette kapittelet har du lært:

- Parameterframstilling: $\vec{r} = \vec{r_0} + s\vec{u} + t\vec{v}$ med to ikkje-parallelle retningsvektorar.
- Normalvektor: $\vec{n} = \vec{u} \times \vec{v}$ står vinkelrett på planet.
- Normalform: $a(x - x_0) + b(y - y_0) + c(z - z_0) = 0$ med $\vec{n} = [a, b, c]$ og punkt $(x_0, y_0, z_0)$ .
- Standardform: $ax + by + cz = d$ — koeffisientane gjev normalvektoren direkte.
- Parallelle plan: Har parallelle normalvektorar.

Nøkkelomgrep

Omgrep	Forklaring
Parameterframstilling	Punkt pluss to retningsvektorar
Normalvektor	Vektor vinkelrett på planet
Normalform	$a(x-x_0) + b(y-y_0) + c(z-z_0) = 0$
Standardform	$ax + by + cz = d$

Viktige formlar

\vec{n} = \vec{u} \times \vec{v}

- Plan med normal

[a,b,c]

gjennom

(x_0,y_0,z_0)

a(x-x_0)+b(y-y_0)+c(z-z_0)=0

Repetisjonsoppgåver

Din fremgang

0deloppgaver0 / 5 oppgaver

Dette kapitlet er skrevet av Anthropics toppmodeller (Claude Opus og Claude Fable) og er foreløpig ikke manuelt gjennomgått — kvalitetskontrollen gjøres av uavhengige KI-agenter, og innmeldte feil rettes fortløpende. Funnet en feil? Meld fra, så retter vi den. Les mer om hvordan innholdet lages.