Unidade D – O PLANO NO R3

Determinação de um plano

Vimos que para definir um plano, precisamos conhecer um ponto que pertença a ele e um vetor normal ao plano.

Outros elementos podem gerar o ponto e o vetor, são eles:

Três pontos distintos coplanares e não colineares

Com três pontos distintos, podemos formar dois vetores  e  distintos e com esses dois vetores, calculando o produto vetorial, geramos um vetor simultaneamente ortogonal a  e a , consequentemente, ortogonal ao plano, logo: .

Como precisamos conhecer um ponto e nesse caso conhecemos três pontos, basta escolhermos um deles para substituirmos na equação do plano.

Exemplo:

Qual a equação do plano que contém os pontos ,  e ?

Fazendo  e , temos

Escolhendo o ponto  para substituir na equação, teremos:

Logo,

Se tivéssemos formado outros vetores ou escolhido um dos outros dois pontos para substituir na equação, encontraríamos o mesmo plano. Pode acontecer de as equações serem múltiplas, bastando simplificá-las para verificar que geram o mesmo plano.

Verifique escolhendo outro ponto.

Duas retas concorrentes contidas no plano

No caso de duas retas  e  concorrentes, tomamos os seus vetores diretores para calcular o produto vetorial que irá gerar o vetor normal. Para encontrarmos um ponto do plano, basta tomarmos um ponto de uma das retas.

Exemplo:

Qual a equação do plano que contém as retas  e

Tomando os vetores diretores das retas e calculando o produto vetorial temos:  e  

Escolhendo um ponto da reta , por exemplo, fazendo x=0, para substituir na equação, , teremos:

Logo, 

Fica como exercício determinar a equação do plano pegando um ponto da reta s.

Duas retas paralelas contidas no plano

Neste caso, devemos escolher um vetor diretor e formar outro vetor com um ponto de cada reta, assim, o vetor normal será o resultado do produto vetorial entre o vetor diretor escolhido e o segundo vetor formado por um ponto de cada reta.

Exemplo:

Qual a equação geral do plano que contém as retas  e ?

Como as retas são paralelas, vamos escolher um ponto de cada reta para determinar o vetor . Sendo  um ponto da reta , fazemos  temos  e sendo  um ponto da reta , temos . Assim temos o vetor  e calculando o produto vetorial entre  e o vetor diretor da reta , por exemplo, temos:

Escolhendo um ponto da reta  para substituir na equação, , teremos:

Logo, 

OBS.: Quaisquer outros elementos que possam determinar um plano cairão num desses casos descritos acima. Analise os elementos dados e sempre extraia um vetor normal ao plano e um ponto pertencente a ele.

Plano que passa pela origem

Se o plano passa pela origem, significa que ele contém o ponto , nesse caso sua equação será do tipo:

Basta substituir a origem na equação para verificar que o valor de  se anula.