第三章 空间向量与立体几何 3.2 立体几何中的向量方法 第一课时
复习巩固 1、运用向量的坐标运算解题的步骤: ①建系,求相关点的坐标; ②求相关向量的坐标; ③运用向量运算解题.
2、如图,正三棱柱中,D,E分别是A1B1 与A1C1的中点,求BD与CE所成角的余弦 值。 z 如何建系? 如何求E的坐标? x y A1 O x y
问题提出 1.立体几何研究的主要问题有共点, 共线,共面,平行,垂直,夹角,距离等,这些问题都与空间向量有着密切的内在联系,从而可以用向量方法解决立体几何问题. 2.立体几何研究的基本对象是点、直线、平面以及由它们组成的空间图形.为了用空间向量解决立体几何问题,首先必须把点、直线、平面的位置用向量表示出来,然后再建立相应的解题原理.
3.上一节所学习的内容是空间向量的基础知识,如何利用这些基础知识解决立体几何中的实际问题,是本节学习的主体内容.
向量方法 的基本原理
1、在空间中,取定点O作为基点,可以用什么方法表示空间任意一点P与点O的相对的位置? 探究(一):空间点、线、面的向量表示 1、在空间中,取定点O作为基点,可以用什么方法表示空间任意一点P与点O的相对的位置? O P 向量 称为点P的位置向量
2、过空间一点A可以作无数条直线,其中以某非零向量a为方向向量的直线有几条?如何用向量式表示? P A
3、过空间不同两点A、B的直线如何用向量式表示? P
4、设过点O的两条相交直线确定的平面为α,如何用向量形式表示平面α内的点P的位置? a b =xa+yb
5、若直线l⊥平面α,a为直线l的方向向量,则向量a叫做平面α的法向量,如何用向量形式表示过点O且法向量为a的平面α内的点P的位置?
设直线l,m的方向向量分别为a,b,平面α,β的法向量分别为u,v. 探究(二):向量方法的基本原理 设直线l,m的方向向量分别为a,b,平面α,β的法向量分别为u,v. (1)、l//m,l//α,α//β的充要条件分别是什么? l m b a α l//m a//b a=kb;
(1)、l//m,l//α,α//β的充要条件分别是什么? u a α l l//α a⊥u a·u=0
(1)、l//m,l//α,α//β的充要条 件分别是什么? u v α β α//β u//v u=kv
(2)l⊥m,l⊥α,α⊥β的充要条件分别是什么? a b m l⊥m a⊥b a·b=0
(2)l⊥m,l⊥α,α⊥β的充要条件分别是什么? u a α l⊥α a//u a=ku
(2)l⊥m,l⊥α,α⊥β的充要条件分别是什么? u v α β α⊥β u⊥v u·v=0.
3、直线l和m所成的角θ与向量a,b的关系如何? m α a
4、直线l和平面α所成的角θ与向量a,u的关系如何?
5、平面α和平面β所成的角θ与向量u,v的关系如何? A α B u P β O θ
6、直线l上一点P到平面α的距离d与向量a,u的关系如何? O A α
例 求证:若一个平面内的两条相交直线与另一个平面平行,则这两个平面平行. 理论迁移 例 求证:若一个平面内的两条相交直线与另一个平面平行,则这两个平面平行. u a b β α v
1.直线的方向向量和平面的法向量都不是惟一的,其方向有两种可能,其模可以为任意正数. 小结作业 1.直线的方向向量和平面的法向量都不是惟一的,其方向有两种可能,其模可以为任意正数. 2.设直线l的方向向量为a,对平面α内的任一向量p,若a·p=0,则l⊥α. 3.用向量方法研究与平面有关的问题时,一般利用平面的法向量进行运算.
作业: P104练习:1,2. 《学海单元检测卷二》