用空间矢量证明平行垂直问题_空间向量论文

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新课标教材倡导用空间向量法解决立体几何问题。特别是近几年高考立体几何题,都是既可以用传统方法,又可以用向量方法求解。空间向量除了可以求角和距离,还可以用来解证平行和垂直问题。本文对此进行归纳整理,并举例说明。

一、平行类问题

1.直线平行于直线

可证两条直线的方向向量平行。

2.直线平行于平面

(1)可证直线的方向向量平行于平面内的一个向量。

(2)可证直线的方向向量可用平面内的两个不共线的向量线性表示。

(3)可证直线的方向向量与平面的一个法向量垂直。

3.平面平行于平面

(1)可证一个平面内有两个不共面的向量都平行于另一个平面。

(2)可证两个平面的法向量共线。

图1

图2

点评 本例用到了证明直线与平面平行的三种方法。其中方法2用的是待定系数法;方法3中取DE中点M是关键,这需要一定的观察探索能力。

图3

由m=2m,知n∥m,所以面ACNM∥面BPQ。

二、垂直类问题

1.线与线垂直

可证两条直线的方向向量互相垂直。

2.线与面垂直

(1)可证直线的方向向量与平面内两个不共线的向量垂直。

(2)可证直线的方向向量与平面的法向量平行。

3.面与面垂直

(1)可证某平面内的一个向量是另一个平面的法向量。

(2)可证两个平面的法向量互相垂直。

评注 本例是利用基向量法进行运算。本例也可以用坐标向量法进行运算,但建系、设坐标都较麻烦。因此,应会根据题目的情况,选择恰当的向量方法进行求解。

图4

图5

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