约2370字。
位置关系的向量解法
【教学目标】
一、课程标准要求
1.理解直线的方向向量与平面的法向量的意义;会用待定系数法求平面的法向量.
2.能用向量语言表述线线、线面、面面的垂直和平行关系.
3.能用向量方法证明有关线、面位置关系的一些定理(包括三垂线定理);能用向量方法判断一些简单的空间线面的平行和垂直关系.
二、考纲要求
空间向量的共线与垂直、直线的方向向量与平面的法向量均为B级要求.
【知识梳理】
1. 直线的方向向量及其应用
(1)直线的方向向量就是指和这条直线所对应向量 平行(或共线)的向量,有 无数个.
(2)利用直线的方向向量,可以确定空间中的直线和平面:①若有直线 ,点 是直线 上一点,向量 是 的方向向量,在直线 上取 ,则对于直线 上任意一点 ,一定存在实数 使得 ,这样,点 和向量 不仅可以确定 的位置,还可具体表示出 上的任意点.②空间中平面 的位置可以由 上两条相交直线确定,若设这两条直线交于点 ,它们的方向向量分别是 , 为平面 上任意一点,由平面向量基本定理可知,存在有序实数对 ,使得 = ,这样,点 与方向向量 不仅可以确定平面 的位置,还可以具体表示出 上的任意点.
2.平面的法向量就是指所在的直线与平面垂直的向量,显然一个平面的法向量也有 无数个,它们是 共线 向量.
3.直线的方向向量与平面的法向量在确定直线、平面位置关系中的应用:
(1)直线 的方向向量 ,直线 的方向向量为 :
如果 ∥ ,那么 ∥ .
如果 ,那么 .
(2)直线 的方向向量为 ,平面 的法向量为 .
如果 ∥ ,那么 .
如果 ,那么 ∥ .
(3)平面 的法向量为 ,平面 的法向量为 .
如果 ∥ ,那么 ∥ .
如果 ,那么 .
【基础自测】
1.设平面 的法向量为(1,2,-2),平面 的法向量为(-2,-4,k),若 ∥ ,则k= .
答案 4
2.已知直线l的方向向量为v,平面 的法向量为u,则v•u=0,l与 的关系是 .
答案 l∥ 或l
3.向量a=(-2,-3,1),b=(2,0,4),c=(-4,-6,2),下列结论不正确的是 .
①a∥b,b⊥c ②a∥b,a⊥c
③a∥c,a⊥b ④以上都不对
答案 ①②④
4.已知a=(1,1,1),b=(0,2,-1),a+nb+(4,-4,1).若c与a及b都垂直,则m,n的值分别为 .
答案 -1,2
5.如图所示,在正方体ABCD—A1B1C1D1中,棱长为a,M,N分别为A1B和AC上的点,A1M=AN= ,则MN与平面BB1C1C的位置关系是 .
答案 平行
【典例导析】
类型题一 利用空间向量证明平行问题
【例1】如图所示,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,M、N分别是C1C、B1C1的中点.
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