利用“法向量”巧解立体几何

(整期优先)网络出版时间:2011-04-14
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利用“法向量”巧解立体几何

冯莉

陕西宝鸡市金台高级中学冯莉

法向量的概念出现在北师大版数学选修2-1的第二章中,有了法向量,立体几何中的很多抽象问题,都可以用向量的方法来解决。法向量的定义:如果直线垂直于平面,那么把直线的方向向量a叫做平面的法向量。利用法向量的方法与传统的纯立体几何法相比较而言,最大的特点是把抽象的几何问题转化成了代数运算,从而简化了解题过程。下面给从五个方面介绍这种方法:

一、求点到平面的距离

注:此题A1在平面DBEF的射影难以确定,给求解增加难度,若利用(1)式求解,关键是求出平面DBEF的法向量。法向量的求解有多种,可直接利用向量积,在平面内找两个不共线的向量,例如和,那么=×。但高中教材未曾涉及向量积,这里根据线面垂直的判定定理,设=(x,y,z),通过建立方程组求出一组特解。

二、求异面直线间的距离

注:这道题若用几何推理,需连结D1B,交△DA1C1和△B1CA分别为E、F,并证明△D1DE≌△B1BE,且EF恰好等于DA1和AC的公垂线段长而且三等分线段D1B,进而求解EF,解题过程几经转化,还需添加大量辅助线,不如用法向量求解更直接简便。

三、求直线与平面所成的角

通过以上五个例题,可以看出法向量作为向量家族中的一个特殊成员,在立体几何的解题中越来越显示出他灵活性和优越性,也越来越被广大师生青睐和重视。