Пересечение прямой и плоскости
Пусть
\[l:r=r_0+ta,\qquad \Pi:(r,n)=D.\]
Подстановка даёт линейное уравнение относительно \(t\):
\[(r_0,n)+t(a,n)=D.\]
Если \((a,n)\ne0\), оно имеет единственное решение
\[t_*=\frac{D-(r_0,n)}{(a,n)},\]
а точка пересечения равна \(r_*=r_0+t_*a\).1, 2
Параллельность и принадлежность
Условие \((a,n)=0\) означает, что направление прямой ортогонально нормали, то есть параллельно плоскости. После этого остаётся проверить одну точку прямой:
если \((r_0,n)=D\), то \(l\subset\Pi\); если \((r_0,n)\ne D\), прямая и плоскость не имеют общих точек.1
Угол между прямой и плоскостью
Пусть \(\theta\) — угол между направляющим вектором \(a\) и нормалью \(n\). Угол между прямой и плоскостью является дополнением к \(\theta\), поэтому
\[\sin\varphi=\frac{|(a,n)|}{|a||n|},\qquad 0\le\varphi\le\frac{\pi}{2}.\]
При \((a,n)=0\) имеем \(\varphi=0\), а если \(a\) коллинеарен \(n\), то прямая перпендикулярна плоскости и \(\varphi=\pi/2\).1, 2