文档介绍:-
. z.
立体几何中的向量方法
向量,利用向量的垂直,可得线面平行.
证明 方法一 ∵=,又,
,又平面,
∥平面.
方法二
图3-2-2
建系如图,设正方体的棱长为1,则可得
,
.
设平面的法向量为,
则, 得,
令,得,.
,
,∥平面.
【评析】 向量法证明几何中的平行问题,可以有两个途径,一是在平面内找一向量与直线的方向向量共线;二是通过建立空间直角坐标系,依托直线的方向向量和平面的法向量的垂直,来证明平行.
-
. z.
变式训练2.正方体中,分别在上,且,其中为正方体棱长.
求证:∥平面.
证明
图3-2-3
如下列图,建立空间直角坐标系,则
故,
又显然为平面的一个法向量,
而,
∴⊥.
又平面,因此∥平面.
,为棱上的动点.
〔1〕求证:;〔2〕假设平面平面,试确定点的位置.
图3-2-4
【思维分析】正方体为建立空间直角坐标系提供了有利条件,对于〔1〕,
-
. z.
;对于〔2〕,利用条件平面平面,通过垂直条件下的向量数量积等于,求得点的位置;取的中点,易证是二面角的平面角,利用向量数量积证明即可.
[解析]以所在直线为轴,建立空间直角坐标系,设棱长为.
〔1〕,
设,则,
,所以,即.
〔2〕法一:设的中点为,连接,,则,
所以,
因为≌,所以,所以,
又,所以,所以,所以是二面角的平面角,因为平面平面,所以,
所以,即.
故当为的中点时,能使平面平面.
法二:为的中点,证明如下:由为的中点得,
设的中点为,连接,,则,
所以,则,,即.
-
. z.
又,所以,所以,所以是二面角的平面角,
因为,所以,
故,即,所以平面平面.
所以当为的中点时,能使平面平面.
【评析】利用向量解决立体几何中的线线,线面,面面的位置关系问题一般经过以下几个步骤:恰当建系,求相关点的坐标,求相关向量坐标,向量运算,将向量运算结果复原成立体几何问题或结论.
变式训练3.在正棱锥中,三条侧棱两两互相垂直,是的重心,分别为上的点,且.
求证:平面⊥平面.
证明 (1)方法一
图3-2-5
如下列图3-2-5,以三棱锥的顶点为原点,建立空间直角坐标系.
令,则
,
.
,
.
-
. z.
而⊥平面,∴⊥平面,
又平面,∴平面⊥平面.
方法二 :同方法一,建立空间直角坐标系,则
,
设平面的法向量为,
则, 得,
令,得,.
而显然是平面的一个法向量.
又,
即平面的法向量与平面的法向量互相垂直,
∴平面⊥平面.
【课后****题答案】
练****第104页〕
(1)答案::.
答案::,.
答案::.
提示:〔1〕〔2〕〔3〕与不垂直,也不平行,与相交.
【自主探究提升】
夯实根底
∥,则的值为( )
-
. z.
B. C.
答案:C . 提示:∥,即,
故,.
,则的值为( )
C.-6 D.±6
答案:B. 提示: ,,.
3.平面的一个法向量为,平面的一个法向量为,则平面与平面的位置关系是( )
A.平行