計算第 5 題:
三平面\(E_1\):\(a_1x+b_1y+c_1z=d_1\)、\(E_2\):\(a_2x+b_2y+c_2z=d_2\)、\(E_3\):\(a_3x+b_3y+c_3z=d_3\)在空間中形成兩兩平面交於一線,且此三線平行,
試證明:\(\Delta=\left| \matrix{a_1&b_1&c_1\cr a_2&b_2&c_2\cr a_3&b_3&c_3}\right|=0\),且\(\Delta_x=\left| \matrix{d_1&b_1&c_1\cr d_2&b_2&c_2\cr d_3&b_3&c_3}\right|\)、\(\Delta_y=\left| \matrix{a_1&d_1&c_1\cr a_2&d_2&c_2\cr a_3&d_3&c_3}\right|\)、\(\Delta_z=\left| \matrix{a_1&b_1&d_1\cr a_2&b_2&d_2\cr a_3&b_3&d_3}\right|\)三者至少有一個不是0。
[解答]
通常教師手冊都會有詳細的證明,但大多步驟有點長,
之前在龍騰的《數學新天地》有看到過一篇北一女蘇俊鴻老師的《用向量來看平面族定理》
h ttp://www.lungteng.com.tw/LungTengNet/HtmlMemberArea/publish/Newpaper/013/math/N7202-ebook(p26~35).pdf 連結已失效
當中頁碼第 34 頁(該頁左下角的段落)有個超簡潔的證明。
111.4.10補充
上傳 用向量來看平面族定理.pdf
111.7.12補充
設\(E_1\):\(a_1x+b_1y+c_1z=d_1\)、\(E_2\):\(a_2x+b_2y+c_2z=d_2\)、\(E_3\):\(a_3x+b_3y+c_3z=d_3\)為空間中三平面,令
\(\Delta=\left| \matrix{a_1&b_1&c_1\cr a_2&b_2&c_2\cr a_3&b_3&c_3}\right|=0\),\(\Delta_x=\left| \matrix{d_1&b_1&c_1\cr d_2&b_2&c_2\cr d_3&b_3&c_3}\right|\)、\(\Delta_y=\left| \matrix{a_1&d_1&c_1\cr a_2&d_2&c_2\cr a_3&d_3&c_3}\right|\)、\(\Delta_z=\left| \matrix{a_1&b_1&d_1\cr a_2&b_2&d_2\cr a_3&b_3&d_3}\right|\),
試證:若此三平面相異且相交於一直線,則\(\Delta=\Delta_x=\Delta_y=\Delta_z=0\)
(97松山家商,
https://math.pro/db/thread-649-1-1.html)
若線性方程組\(L\):\(\cases{a_1 x+b_1 y+c_1 z=d_1 \cr a_2 x+b_2 y+c_2 z=d_2 \cr a_3 x+b_3 y+c_3 z=d_3}\)在坐標空間中代表三個平面,兩兩相交於一線,且三交線兩兩互相平行,
試證明:\(\Delta_x=\left| \matrix{d_1&b_1&c_1\cr d_2&b_2&c_2\cr d_3&b_3&c_3}\right|\)、\(\Delta_y=\left| \matrix{a_1&d_1&c_1\cr a_2&d_2&c_2\cr a_3&d_3&c_3}\right|\)、\(\Delta_z=\left| \matrix{a_1&b_1&d_1\cr a_2&b_2&d_2\cr a_3&b_3&d_3}\right|\)不全為0。
(111屏東高中,
https://math.pro/db/thread-3663-1-1.html)
115.3.23補充
三平面\(\cases{a_1x+b_1y+c_1z=d_1\cr a_2x+b_2y+c_2z=d_2 \cr a_3x+b_3y+c_3z=d_3}\),令\(\Delta=\left| \matrix{a_1&b_1&c_1\cr a_2&b_2&c_2\cr a_3&b_3&c_3}\right|=0\),且\(\Delta_x=\left| \matrix{d_1&b_1&c_1\cr d_2&b_2&c_2\cr d_3&b_3&c_3}\right|\)、\(\Delta_y=\left| \matrix{a_1&d_1&c_1\cr a_2&d_2&c_2\cr a_3&d_3&c_3}\right|\)、\(\Delta_z=\left| \matrix{a_1&b_1&d_1\cr a_2&b_2&d_2\cr a_3&b_3&d_3}\right|\)。
試證:若方程組之幾何意義為「三平面兩兩相交於一直線,且三直線互相平行」,則\(\Delta=0\)且\(\Delta_x\)、\(\Delta_y\)、\(\Delta_z\)至少有一不為0。
(115高雄中學,
https://math.pro/db/thread-4070-1-1.html)