向量法求空间角和距离
用向量法求解立体几何问题,是高中数学新教材的一大改革,此方法与传统的方法比较起来思路更简单、清晰,操作起来更容易。尤其那些用传统方法解决很困难的题目,用向量法学生更容易掌握、接受。本文就通过具体的实例来介绍立体几何中空间角与距离的求法,以供参考。
求空间距离
求异面直线间的距离。
在两异面直线a,b上各取一点E、F, a、b的公垂线为AB,∥, 则
a,b之间的距离d= 。在空间直角坐标系中求出 及 的坐标便可求出 a,b之间的距离。
例1 、如图,已知正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为2,点E是棱CD的中点,求异面直线A1C1和B1E的距离
解:以DA、DC、DD1分别为x、y、z轴,建立空间直角坐标系,则A1(2,0,2),C1(0,2,2),B1(2,2,2),E(0,1,0),
, ,
设是异面直线A1C1和B1E的公垂线的一个方向向量,则,
,得,异面直线A1C1和B1E的距离
注:令 可以达到简化运算的目的,若x,y的方程组(1)无解则可令 ,若x,y的方程组(1)再无解,则 可取
2.求点到面的距离
设平面的一条斜线段AB(B为斜足),的一个法向量为,则点A到平面的距离
d= , 在空间直角坐标系中求出 及 的坐标便可求出点A到平面的距离
例2、 长方体ABCD-A1B1C1D1中,AB=2,AD=1,AA1=3,E、F分别是棱B1B、DC的中点,求点E到平面A1FD1的距离。
解:如图,以D点为坐标原点,DA、DC、DD1分别为x、y、z轴,建立空间直角坐标系,则A1(1,0,3),D1(0,0,3),F(0,1,0),E
,,设平面A1FD1的法向量为
由,,得,
得
又,点E到平面A1FD1的距离为==
3、求线面距离及面面距离通常可转化求点到面的距
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