课题: 立体几何中的向量方法求空间距离(1)【教学简案】
课时:06
课型:新授课
教学目标:利用向量方法求解空间距离问题,可以回避此类问题中大量的作图、证明等步骤,而转化为向量间的计算问题.
(1)点到平面的距离:
1.(一般)传统方法:
利用定义先作出过这个点到平面的垂线段,
再计算这个垂线段的长度;
2.还可以用等积法求距离;
3.向量法求点到平面的距离.
在中,
又
(其中为斜向量,为法向量)
例1:如图,已知正方形ABCD的边长为4,E、F分别是AB、AD的中点,GC⊥平面ABCD,且GC=2,求点B到平面EFG的距离.
分析:由题设可知CG、CB、CD两两互相垂直,可以由此建立空间直角坐标系.用向量法求解,就是求出过B且垂直于平面EFG的向量,它的长即为点B到平面EFG的距离.
解:如图,设4i,4j,2k,以i、j、k为坐标向量建立空间直角坐标系C-xyz.
由题设C(0,0,0),A(4,4,0),B(0,4,0),D(4,0,0),E(2,4,0),F(4,2,0),G(0,0,2).
∴ ,,
,,
.
设平面EFG,M为垂足,则M、G、E、F四点共面,由共面向量定理知,存在实数a、b、c,使得,
∴ =(2a+4b,-2b-4c,2c).
由平面EFG,得,,于是
,.
∴
整理得:,解得.
∴ =(2a+4b,-2b-4c,2c)=.
∴
故点B到平面EFG的距离为.
说明:用向量法求点到平面的距离,常常不必作出垂线段,只需利用垂足在平面内、共面向量定理、两个向量垂直的充要条件解出垂线段对应的向量就可以了.
例2:
如图,在正方体中,棱长为1,为的中点,求下列问题:
(1) 求到面的距离;
解:如图,建立空间直角坐标系,则
,设为面的法向量
则
取,得,
选点到面的斜向量为
得点到面的距离为
课后练习:
1.如图在直三棱柱中,, ,,求点到面的距离.
2.在三棱锥中, 是边长为4的正三角形,平面平面,黄肌瘦,、分别为、的中点,求点到平面的距离.
教学反思: