Найдем точку пересечения плоскостей:
Пусть ( P(x, y, z) ) — точка пересечения плоскостей. Плоскости заданы следующими уравнениями:
[
\begin{align}
2x + 2y + z - 7 &= 0, \
2x - y + 3z - 3 &= 0, \
4x + 5y - 2z - 12 &= 0.
\end{align}
]
Решим систему этих уравнений. Умножим первое уравнение на 1 и вычтем из второго, чтобы исключить ( x ):
[
\begin{align}
(2x + 2y + z) - (2x - y + 3z) &= 7 - 3, \
3y - 2z &= 4.
\end{align}
]
Умножим первое уравнение на 2 и вычтем из третьего, чтобы исключить ( x ):
[
\begin{align}
(4x + 4y + 2z) - (4x + 5y - 2z) &= 14 - 12, \
-y + 4z &= 2.
\end{align}
]
Теперь у нас есть система из двух уравнений:
[
\begin{align}
3y - 2z &= 4, \
-y + 4z &= 2.
\end{align}
]
Решим систему. Умножим второе уравнение на 3 и сложим с первым:
[
\begin{align}
3(-y + 4z) + 3y - 2z &= 3 \cdot 2 + 4, \
-3y + 12z + 3y - 2z &= 6 + 4, \
10z &= 10, \
z &= 1.
\end{align}
]
Подставим ( z = 1 ) во второе уравнение:
[
\begin{align}
-y + 4 \cdot 1 &= 2, \
-y + 4 &= 2, \
-y &= -2, \
y &= 2.
\end{align}
]
Теперь подставим ( y = 2 ) и ( z = 1 ) в первое уравнение:
[
\begin{align}
2x + 2 \cdot 2 + 1 &= 7, \
2x + 4 + 1 &= 7, \
2x + 5 &= 7, \
2x &= 2, \
x &= 1.
\end{align}
]
Таким образом, точка пересечения плоскостей — ( P(1, 2, 1) ).
Определим уравнение плоскости:
Плоскость должна проходить через точки ( P(1, 2, 1) ), ( M(0, 3, 0) ) и ( N(1, 1, 1) ).
Вектор ( \overrightarrow{PM} = (0 - 1, 3 - 2, 0 - 1) = (-1, 1, -1) ).
Вектор ( \overrightarrow{PN} = (1 - 1, 1 - 2, 1 - 1) = (0, -1, 0) ).
Нормальный вектор к плоскости можно найти как векторное произведение векторов ( \overrightarrow{PM} ) и ( \overrightarrow{PN} ):
[
\begin{vmatrix}
\mathbf{i} & \mathbf{j} & \mathbf{k} \
-1 & 1 & -1 \
0 & -1 & 0 \
\end{vmatrix}
= \mathbf{i}(1 \cdot 0 - (-1) \cdot (-1)) - \mathbf{j}(-1 \cdot 0 - (-1) \cdot 0) + \mathbf{k}(-1 \cdot (-1) - 1 \cdot 0)
]
[
= \mathbf{i}(0 - 1) - \mathbf{j}(0 - 0) + \mathbf{k}(1 - 0)
]
[
= -\mathbf{i} + \mathbf{k} = (-1, 0, 1).
]
Таким образом, нормальный вектор ( \mathbf{n} = (-1, 0, 1) ).
Уравнение плоскости, проходящей через точку ( P(1, 2, 1) ) с нормальным вектором ( (-1, 0, 1) ), имеет вид:
[
-1(x - 1) + 0(y - 2) + 1(z - 1) = 0.
]
Упростим это уравнение:
[
-x + 1 + z - 1 = 0,
]
[
-x + z = 0,
]
[
x = z.
]
Таким образом, уравнение искомой плоскости: ( x = z ).