Unidade D – O PLANO NO R3

Equação geral do plano

Que elementos são necessários para definirmos um plano? Basta uma reta? Bastam dois pontos?

Analise: Se tomarmos uma reta, podemos ter infinitos planos que a contém, basta imaginar um plano girando em torno de uma reta como se ela fosse um eixo, a cada grau, teremos um plano diferente. Se tomarmos dois pontos, teremos a mesma situação já que dois pontos distintos geram uma reta.

Agora vamos juntar uma reta com um ponto: se essa reta não estiver contida no plano e o ponto sim, poderemos equacionar o plano. Melhor ainda se essa reta for perpendicular ao plano. Assim definiremos um vetor, o vetor diretor da reta, ortogonal ao plano (também chamado de vetor normal ao plano) e um ponto do plano. Dessa forma, teremos um único plano que terá um vetor normal definido e um ponto que pertence ao plano.

Analise a figura D.1.

Se tomarmos um ponto  qualquer, do plano, distinto de , e formarmos o vetor , poderemos afirmar que  é ortogonal a  já que  é ortogonal ao plano, o que garante que também será ortogonal a qualquer vetor do plano ou a vetores paralelos ao plano.

Podemos então escrever a condição para vetores ortogonais:

Desenvolvendo o produto escalar acima temos:

Como os coeficientes de  são conhecidos e as coordenadas de  também são, podemos substituir os termos () por  e assim, a equação geral do plano fica: .

Exemplo:

A equação do plano  que contém o ponto  e possui vetor normal  é:

Substituindo o vetor e o ponto na equação geral do plano, temos:

Para calcularmos o valor de , na equação do plano, podemos substituir as coordenadas do ponto  em  e  da equação:

Voltando à equação do plano e substituindo o valor de , temos a equação geral do plano .