Для этого существует необходимое и достаточное условие компланарности трех векторов в пространстве. Оно основано на понятии смешанного произведения векторов. Сформулируем его в виде теоремы.
Теорема.
Для компланарности трех векторов и
трехмерного пространства необходимо и достаточно, чтобы их смешанное произведение равнялось нулю.
Доказательство.
Пусть , докажем что векторы
и
компланарны.
Так как , то векторы
и
перпендикулярны в силу необходимого и достаточного условия перпендикулярности двух векторов. С другой стороны, по определению векторного произведения вектор
перпендикулярен и вектору
и вектору
. Следовательно, векторы
и
компланарны, так как перпендикулярны одному вектору
.
Пусть теперь векторы и
компланарны, докажем равенство нулю смешанного произведения
.
Так как векторы и
компланарны, то вектор
перпендикулярен каждому из них, следовательно, скалярное произведение вектора
на
равно нулю, что означает равенство нулю смешанного произведения
.
Итак, теорема полностью доказана.