Плоскость

Плоскость — это основное понятие в геометрии и аналитической геометрии, обозначающее двухмерное бесконечное ровное множество точек, лежащее в трёхмерном пространстве или в собственном двухмерном пространстве. В евклидовой геометрии плоскость можно рассматривать как аффинное подпространство размерности два: она определяется направлением и положением в пространстве. В аналитическом описании в трёхмерном декартовом пространстве одна из распространённых формулировок записывается уравнением общего вида ax+by+cz+d=0ax + by + cz + d = 0, где коэффициенты a, b, c задают нормаль к плоскости, а d отвечает за смещение относительно начала координат.

Плоскости применяются повсеместно: при описании поверхностей в инженерии и архитектуре, при вычислении пересечений в компьютерной графике, при решении задач на расстояния и углы между объектами. Альтернативное задание плоскости — через опорную точку и два непараллельных направляющих векторов, что удобно при параметрическом описании поверхности: r=r0+su+tv,s,tR\mathbf{r} = \mathbf{r}_0 + s\mathbf{u} + t\mathbf{v},\quad s,t\in\mathbb{R}. Такое представление используется при построении сеток, моделировании и при доказательствах свойств параллельности и пересечений.

Примеры. 1) Рассмотрим конкретную плоскость с уравнением x+2y3z+4=0x + 2y - 3z + 4 = 0. Для точки с координатами (1,0,2) расстояние до этой плоскости вычисляется по формуле расстояния от точки до плоскости d=ax0+by0+cz0+da2+b2+c2d = \dfrac{|ax_0 + by_0 + cz_0 + d|}{\sqrt{a^2 + b^2 + c^2}}. Подставляя конкретные значения, получаем d=1+2032+412+22+(3)2=114d = \dfrac{|1 + 2\cdot 0 - 3\cdot 2 + 4|}{\sqrt{1^2 + 2^2 + (-3)^2}} = \dfrac{1}{\sqrt{14}}. 2) В качестве иллюстрации можно представить плоскость и нормаль графически {IMAGE_0} — нормаль служит для однозначного задания ориентации плоскости и удобна при вычислении угла между плоскостями или при проецировании точек на плоскость.