Plano

Fecha de primera versión: 30-04-2000
Fecha de última actualización: 19/04/2010

La ecuación de un plano que pasa por el punto (x0, y0, z0) y es perpendicular a la dirección dada por el vector Ai + Bj + Ck cumple la condición de que el producto escalar (Ai + Bj + Ck)[(x - x0)i + (y - y0)j + (z - z0)K] = 0. Haciendo este producto escalar obtenemos la ecuación general del plano que es Ax + By + Cz + D = 0. que es la ecuación general, implícita o cartesiana del plano. 

Si conocemos un punto del plano (x0, y0, z0) y un vector Ai + Bj + Ck perpendicular al plano, entonces la ecuación del plano es:

(x - x0)/A = (y - y0)/B = (z - z0)/C

Si conocemos tres puntos (no alineados) (x0, y0, z0), (x1, y1,z1) y (x2, y2, z2) entonces podemos averiguar la ecuación del plano igualando a cero el determinante de esta matriz:

x  -  x0      y  - y0    z  -  z0
x1 - x0      y1 - y0    z1 - z0
x2 - x0      y2 - y0    z2 - z0

Supongamos que nos piden la ecuación del plano que pasa por los puntos (0,0,0), (1,2,1) y (2,2,2). 

x     y     z
1     2     1
2     2     2

Resolviendo este determinante nos queda: 2x - 2z. Igualando a cero queda x - z = 0. 

En el estudio de las curvas en el espacio se utilizan los conceptos de plano osculador, plano normal y plano rectificante.

Plano tangente a una superficie

La ecuación del plano tangente a la superficie F(x,y,z) = 0 en el punto (a,b,c).

Plano normal a una superficie

La ecuación del plano normal a la superficie F(x,y,z) = 0 en el punto (a,b,c)

Distancia de un punto a un plano

Para calcular la distancia de un punto a un plano se calcula el producto escalar del vector unitario dirección del plano por el vector que une un punto cualquiera del plano con el punto dado.

Para los que les gusten las fórmulas. Si el punto es (x0, y0, z0) y el plano ax + by + cz + d = 0.

Distancia de una recta a un plano

Esta pregunta sólo tiene sentido cuando la recta y el plano no se cortan, por lo tanto, una vez determinado que el plano y la recta no se cortan, para calcular la distancia calculamos la distancia entre un punto cualquiera de la recta y el plano. 

Posición relativa de 2 planos

Dos planos pueden:

1 Cortarse en una recta.
2 Ser paralelos.
3 Ser el mismo plano.

Posición relativa de 3 planos

Tres planos pueden:

1 Cortarse en un punto.
2 Dos planos paralelos y uno secante a los otros dos.
3 Dos planos son secantes y el otro es paralelo a la recta en la que se cortan los otros dos.
4 Los tres planos se cortan en una recta.
5 Los tres planos son paralelos.
6 Los tres planos son coincidentes.

 

Haz de planos

Dados dos planos que se cortan:

a1x + b1y + c1z + d1 = 0
a2x + b2y + c2z + d2 = 0

cualquier plano que pertenezca a ese haz, se puede obtener como combinación lineal de estos dos:

a(a1x + b1y + c1z + d1) + b(a2x + b2y + c2z + d2) = 0

Siendo a y b dos números reales cualesquiera.