Equazioni parametriche del piano ortogonale a un vettore per un punto

In che modo posso scrivere le equazioni parametriche di un piano, sapendo che è ortogonale a un vettore dato e che passa per un punto? Vorrei evitare di passare dalla rappresentazione cartesiana a quella parametrica, se possibile.

Scrivere le equazioni parametriche del piano π ortogonale al vettore n = (1,0,1) e passante per il punto P_(0)(1,2,0).

Grazie.

Domanda di
Soluzione

Le equazioni parametriche di un piano si ricavano disponendo di due vettori linearmente indipendenti v e w e di un punto P_(0).

v, w sono i cosiddetti vettori di giacitura e sono paralleli al piano.

Noti questi elementi, l'equazione in forma vettoriale è:

P = P_(0)+sv+tw con s,t∈R

Se poniamo P(x,y,z), v = (l_1,m_1,n_1), w = (l_2,m_2,n_2), la precedente relazione si tramuta in:

x = x_(P_0)+l_1s+l_2t ; y = y_(P_0)+m_1s+m_2t ; z = z_(P_0)+n_1s+n_2t con s,t∈R

L'esercizio propone sia il punto per cui passa il piano π, P_0(1,2,0), sia il vettore ortogonale, n = (1,0,1): purtroppo non fornisce i vettori di giacitura, però possiamo ricavarli senza troppe difficoltà.

Poiché n è ortogonale al piano, esso dovrà essere necessariamente ortogonale ai vettori v,w: è questa l'informazione che consente di risolvere agilmente l'esercizio!

Possiamo infatti scegliere i vettori di giacitura del piano tra i vettori che sono ortogonali a n, a patto che siano linearmente indipendenti.

Sia m = (l,m,n) un generico vettore. Esso è ortogonale a n se e solo se è nullo il loro prodotto scalare euclideo:

m perpn ⇔ m·n = 0

Esplicitando la precedente relazione, otteniamo l'equazione:

 m·n = 0 → (l,m,n)·(1,0,1) = 0 

da cui

l+n = 0 → l = -n

Possiamo affermare che i vettori perpendicolari a n si presentano nella forma

m = (l,m,n) = (-n,m,n) con m,n∈R

Scegliamone due tra questi, attribuendo valori arbitrari a m e a n, con una sola condizione: i vettori che ne scaturiscono devono essere linearmente indipendenti.

Per n = 1 e m = 0, otteniamo il vettore

m_(1) = (-1,0,1)

mentre per n = 0 e m = 1, otteniamo il vettore

m_2 = (0,1,0)

Osservato che m_(1),m_2 sono linearmente indipendenti, li usiamo come vettori di giacitura di π

v = m_1 = (-1,0,1) , w = m_2 = (0,1,0)

per cui possiamo concludere che l'equazione parametrica del piano è:

π: x = x_(P_0)+l_1s+l_2t ; y = y_(P_0)+m_1s+m_2t ; z = z_(P_0)+n_1s+n_2t → x = 1-s ; y = 2+t ; z = s

Abbiamo finito!

Risposta di: Redazione di YouMath (Salvatore Zungri - Ifrit)
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