空间直线的位置关系与线性代数的综合

探讨直线的位置关系就是看代表该直线的方向向量之间的关系,讨论方向向量之间的关系可以转化为线性方程组以及矩阵的秩。我们通过两个方面来讨论直线的关系:

假设两条直线的表达式为:x−a1m=y−b1n=z−c1l,x−a2r=y−b2s=z−c2t。两条直线的方向向量分别为 α=[mnl],β=[rst],分别过点 (a1,b1,c1)T,(a2,b2,c2)T,经过两点的直线的方向向量为 λ=(a1−a2,b1−b2,c1−c2)T。

  1. 方向向量平行。那么 α,β 成比例。
    • 重合:向量 λ 平行于 α,β;
    • 不重合:向量 λ 不平行于 α,β;
  2. 方向向量不平行,那么 α,β 线性无关。
    • 相交于一点:α,β,λ 共面。即 det(λ,α,β)=0,向量 λ 可由向量 α,β 线性表出。
    • 异面:α,β,λ 不共面,即 det(λ,α,β)≠0。向量 α,β,λ 线性无关。