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1、§3.2 立体几何中的向量方法(一)—— 垂直关系的向量证法知识点一 求平面的法向量已知平面α经过三点A(1,2,3),B(2,0,-1),C(3,-2,0),试求平面α的一个法向量.【反思感悟】 用待定系数法求平面的法向量,关键是在平面内找两个不共线向量,列出方程组,取其中一组解(非零向量)即可.知识点二 利用向量方法证明垂直关系例一:如图所示,在棱长为1的正方体ABCD—A′B′C′D′中,AP=BQ=b(0
2、出这个值;解 以D为原点,射线DA、DC、DD′分别为x、y、z轴的正半轴建立如图所示的空间直角坐标系D—xyz,由已知得DF=1-b,故A(1,0,0),A′(1,0,1),D(0,0,0),D′(0,0,1),P(1,0,b),Q(1,1,b),E(1-b,1,0),F(1-b,0,0),G(b,1,1),H(b,0,1).(1),证明在所建立的坐标系中,可得=(0,1,0),=(b,0,b),=(b1,0,1b),=(1,0,1),=(1,0,1),因为·=0,·=0,所以是平面PQEF的法向量.因为·=0,·=0,所以是平面PQG
3、H的法向量.所以平面PQEF和平面PQGH互相垂直.(2)证明,因为=(0,1,0),所以∥,
4、
5、=
6、
7、,又⊥,所以四边形PQEF为矩形,同理四边形PQGH为矩形.在所建立的坐标系中可求得
8、
9、=(1-b),
10、
11、=b,所以
12、
13、+
14、
15、=,又
16、
17、=1,所以截面PQEF和截面PQGH的面积之和为,是定值.【反思感悟】 证明直线与平面垂直有两种方法:(1)用直线与平面垂直的判定定理;(2)证明该直线所在向量与平面的法向量平行.练习:在正三棱柱ABC—A1B1C1中,B1C⊥A1B.求证:AC1⊥A1B.证明 建立空间直角坐标系C1—xyz,设AB=a,CC1=b
18、.则A1,B(0,a,b),B1(0,a,0),C(0,0,b),A,C1(0,0,0).于是==(0,a,b),=.∵B1C⊥A1B,∴·=-+b2=0,而·=a2-a2-b2=-b2=0∴⊥即AC1⊥A1B.课堂小结:1.用待定系数法求平面法向量的步骤:(1)建立适当的坐标系.(2)设平面的法向量为n=(x,y,z).(3)求出平面内两个不共线向量的坐标a=(a1,b1,c1),b=(a2,b2,c2).(4)根据法向量定义建立方程组.(5)解方程组,取其中一解,即得平面的法向量.2.平行关系的常用证法=λ.证明线面平行可转化为证直线的方向向量和平面的法向量垂直
19、,然后说明直线在平面外,证面面平行可转化证两面的法向量平行.3.垂直关系的常用证法要证线线垂直,可以转化为对应的向量垂直.要证线面垂直,可以转化为证明这条直线与平面内两条相交直线垂直.要证面面垂直,可以转化为证明两个平面的法向量垂直. 课后作业1.已知A(3,5,2),B(-1,2,1),把按向量a=(2,1,1)平移后所得的向量是( )A.(-4,-3,0)B.(-4,-3,-1)C.(-2,-1,0)D.(-2,-2,0)2.平面α的一个法向量为(1,2,0),平面β的一个法向量为(2,-1,0),则平面α与平面β的位置关系是
20、( )A.平行B.相交但不垂直C.垂直D.不能确定3.从点A(2,-1,7)沿向量a=(8,9,-12)的方向取线段长AB=34,则B点的坐标为( )A.(-9,-7,7)B.(18,17,-17)C.(9,7,-7)D.(-14,-19,31)4.已知a=(2,4,5),b=(3,x,y)分别是直线l1、l2的方向向量,若l1∥l2,则( )A.x=6,y=15B.x=3,y=C.x=3,y=15D.x=6,y=5.若直线l的方向向量为a=(1,0,2),平面α的法向量为u=(-2,0,-4),则( )A.l∥αB.l⊥αC.lαD.l与α斜交6.已知A(1,
21、1,-1),B(2,3,1),则直线AB的模为1的方向向量是________________.7.已知平面α经过点O(0,0,0),且e=(1,1,1)是α的法向量,M(x,y,z)是平面α内任意一点,则x,y,z满足的关系式是________________.三、解答题9.已知正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为2,E、F分别是BB1、DD1的中点,求证:(1)FC1∥平面ADE;(2)平面ADE∥平面B1C1F.10.在正方体ABCD—A1B1C1D1中,E,F分别是棱AB,BC的中点,试在棱BB1上找一点M,使得D1