3) Уравнение прямой, проходящей через точку O перпендикулярно плоскости ABC. Найти точку пересечения этой прямой с плоскостью ABC.
Уравнение плоскости ABC было найдено в п.1 \(3y+4z-16 = 0\), рассмотрим его.
Вспомним общее уравнение плоскости \(Ax+By+Cz+D = 0\), где вектор \( \vec{N} = (A;B;C)\) - вектор нормали к плоскости. В найденном уравнении плоскости вектор нормали имеет следующие координаты \(\vec{N} = (0;3;4)\)
Вспомним каноническое уравнение прямой \(\frac{x-x_0}{m}=\frac{y-y_0}{m}=\frac{z-z_0}{p} \quad (1) \), где
координаты \((x_0;y_0;z_0)\) - координаты точки, принадлежащей прямой,
вектор \(\vec{s} = (m;n;p)\) - координаты направляющего вектора (вектор параллелен прямой).
Т.к. искомая прямая перпендикулярна плоскости, то вектора \(\vec{N} = \vec{s}\)
Подставляем результат в уравнение прямой $$\frac{x-0}{0}=\frac{y-0}{3}=\frac{z-0}{4} => \frac{x}{0}=\frac{y}{3}=\frac{z}{4}$$
Найдем точку пересечения прямой и плоскости, составим систему уравнений: $$\begin{cases}3y+4z-16 = 0\\ \frac{y}{3}=\frac{z}{4} \\ x=0 \end{cases} => \begin{cases}\frac{9}{4}z+4z=16\\ y=\frac{3}{4}z \\ x=0 \end{cases} => \begin{cases}z=\frac{64}{25}\\ y=\frac{48}{25} \\ x=0 \end{cases}$$
Ответ: уравнение ребра AO: \(\frac{x}{0} = \frac{y}{3}=\frac{z}{4}\) , полученное уравнение можно записать в виде \(\frac{y}{3}=\frac{z}{4}, \quad x=0\), получили уравнение прямой в пространстве, проходящей через начало координат, перпендикулярно оси Ox, т.к. координата направляющего вектора \(m=0\)
Координаты точки пересечения прямой AO и плоскости ABC - \((0;\frac{48}{25};\frac{64}{25})\)