3.2.1立体几何中的向量方法(一)
一、学习目标
1.会求直线的方向向量与平面的法向量;
2.能用向量语言表述线线、线面、面面的平行与垂直关系;
3.会求直线和平面的夹角.
二、课前知多少
1. 若两直线的方向向量分别是
,则有若
,则
;
____________________________.
2.直线的方向向量:是指和这条直线所对应向量
的向量,显然一条直线的方向向量可以有 .
3.平面的法向量:是指所在的直线与平面 的向量,显然一个平面的法向量有 个,它们是 向量.
三、合作探究 问题解决
问题1.直线的方向向量与平面的法向量在确定直线、平面平行与垂直关系中有什么作用?
(1)若两直线的方向向量分别是
,则有
, 即______________;
_ , 即______________.
(2)若直线的方向向量为
,平面
的法向量为
,则有
, 即 ;
_ , 即 .
若,则
.
_______________________________.[来源:学.科.网Z.X.X.K]
(3)若两平面的法向量分别是
则有
_ , 即 ;
, 即 .
若,则
.
______________________________.
例题1.正方体中,
分别是
的中点.
求证:平面
.
[来源:学科网]
问题3.怎样求平面的法向量的坐标?
若要求出一个平面法向量的坐标,一般要建立坐标系,然后用待定系数法求解,一般步骤如下:
(1)设出平面的法向量为;
(2)找出平面内两个不共线的向量的坐标;
(3)根据法向量的定义建立关于的方程组
;
(4)解(3)中的方程组,取其中的一个解,即得一个法向量.
例题2.已知点,求平面
的一个法向量.
[来源:学&科&网Z&X&X&K]
[来源:Z|xx|k.Com]
四、当堂检测
1.设分别是直线
的方向向量,根据下列条件判断直线
的位置关系:
(1);__________________________________________;
(2); ___________________________________________.
2.设分别是平面
的法向量,根据下列条件判断平面
的位置关系:
(1);____________________________________________;
(2);___________________________________________.
3.正方体的边长为4,
分别是棱
的中点.求证:平面
平面
.
五、当天作业
1.已知,则( )
2.下列各组向量中不平行的是( )
3.若平面的法向量分别为
,则( )
相交但不垂直
以上均不正确
4. 设平面的法向量为
,平面
的法向量为
,若
,则
等于( )
2
-4
4
-2
5.已知,则平面
的一个单位法向量是( )
6.已知,且
的方向向
量
,平面
的法向量为
,则
=
7.已知点和向量
,
,且
,则点
的坐标为_____.
8.在四棱锥中,底面
是正方形,侧棱
底面
,
,
是
的中点,求证:
平面
.