a) Find the equation of a plane passing through three non-collinear points ( x 1 , y 1 , z 1 ) , ( x 2 , y 2 , z 2 ) (x_1 , y_1 , z _1), (x_2 , y_2 , z_ 2) ( x 1 , y 1 , z 1 ) , ( x 2 , y 2 , z 2 ) and ( x 3 , y 3 , z 3 ) . (x_3 , y_3 , z _3). ( x 3 , y 3 , z 3 ) .
a x 1 + b y 1 + c z 1 = d ax_1+by_1+cz_1=d a x 1 + b y 1 + c z 1 = d
a x 2 + b y 2 + c z 2 = d ax_2+by_2+cz_2=d a x 2 + b y 2 + c z 2 = d
a x 3 + b y 3 + c z 3 = d ax_3+by_3+cz_3=d a x 3 + b y 3 + c z 3 = d The system has unique solution if and only if
∣ x 1 y 1 z 1 x 2 y 2 z 2 x 3 y 3 z 3 ∣ ≠ 0 \begin{vmatrix}
x_1 & y_1 & z_1 \\
x_2 & y_2 & z_2 \\
x_3 & y_3 & z_3 \\
\end{vmatrix}\not=0 ∣ ∣ x 1 x 2 x 3 y 1 y 2 y 3 z 1 z 2 z 3 ∣ ∣ = 0 (b)
Let ( x , y , z ) (x, y, z) ( x , y , z ) be a point in the plane containing the triangle. Then
a x + b y + c z = d ax+by+cz=d a x + b y + cz = d
a x 1 + b y 1 + c z 1 = d ax_1+by_1+cz_1=d a x 1 + b y 1 + c z 1 = d
a x 2 + b y 2 + c z 2 = d ax_2+by_2+cz_2=d a x 2 + b y 2 + c z 2 = d
a x 3 + b y 3 + c z 3 = d ax_3+by_3+cz_3=d a x 3 + b y 3 + c z 3 = d
Then
a ( x − x 1 ) + b ( y − y 1 ) + c ( z − z 1 ) = 0 a(x-x_1)+b(y-y_1)+c(z-z_1)=0 a ( x − x 1 ) + b ( y − y 1 ) + c ( z − z 1 ) = 0
a ( x 2 − x 1 ) + b ( y 2 − y 1 ) + c ( z 2 − z 1 ) = 0 a(x_2-x_1)+b(y_2-y_1)+c(z_2-z_1)=0 a ( x 2 − x 1 ) + b ( y 2 − y 1 ) + c ( z 2 − z 1 ) = 0
a ( x 3 − x 1 ) + b ( y 3 − y 1 ) + c ( z 3 − z 1 ) = 0 a(x_3-x_1)+b(y_3-y_1)+c(z_3-z_1)=0 a ( x 3 − x 1 ) + b ( y 3 − y 1 ) + c ( z 3 − z 1 ) = 0
System has nonzero solutions for ( a , b , c ) (a,b,c) ( a , b , c ) if
D = ∣ x − x 1 y − y 1 z − z 1 x 2 − x 1 y 2 − y 1 z 2 − z 1 x 3 − x 1 y 3 − y 1 z 3 − z 1 ∣ = 0 D=\begin{vmatrix}
x-x_1 & y-y_1 & z-z_1 \\
x_2-x_1 & y_2-y_1 & z_2-z_1 \\
x_3-x_1 & y_3-y_1 & z_3-z_1 \\
\end{vmatrix}=0 D = ∣ ∣ x − x 1 x 2 − x 1 x 3 − x 1 y − y 1 y 2 − y 1 y 3 − y 1 z − z 1 z 2 − z 1 z 3 − z 1 ∣ ∣ = 0
Comments