Пусть в трехмерном пространстве зафиксирована прямоугольная система координат Oxyz.
Рассмотрим плоскость, которая удалена на расстояние p () единиц от начала координат в положительном направлении нормального вектора плоскости
. Будем считать, что длина вектора
равна единице. Тогда его координаты равны направляющим косинусам, то есть,
, причем
. Обозначим расстояние от точки до плоскости как
, то есть, точка N лежит на плоскости и длина отрезка ON равна p. Для наглядности отметим все данные на чертеже.
Получим уравнение этой плоскости.
Возьмем точку трехмерного пространства . Тогда ее радиус вектор
имеет координаты
, то есть,
(при необходимости смотрите раздел координаты радиус-вектора точки). Очевидно, что множество точек
определяют описанную ранее плоскость тогда и только тогда, когда числовая проекция вектора
на направление вектора
равна p, то есть,
(смотрите рисунок ниже).
Тогда определение скалярного произведения векторов и
дает нам следующее равенство
. Это же скалярное произведение в координатной форме представляется как
. Сопоставление двух последних равенств дает нам искомое уравнение плоскости
. Перенесем p в левую часть, и мы получим уравнение
, которое называется нормальным уравнением плоскости или уравнением плоскости в нормальном виде. Нормальное уравнение плоскости иногда называют нормированным уравнением плоскости.