1.4.2 空间向量研究距离、夹角问题(精讲)-【题型分类归纳】2022-2023学年高二数学上学期同步讲与练(人教A版2019选择性必修第一册)(解析版)
1.4.2 空间向量研究距离、夹角问题
一、点到直线的距离
已知直线 l的单位方向向量为 u,A是直线 l上的定点,P是直线 l外一点,设向量AP在直线 l
上的投影向量为AQ=a,则点 P到直线 l的距离为 (如图).
二、点到平面的距离
已知平面 的法向量为 , 是平面 内的任一点, 是平面 外一点,过点 作则平面
的垂线 ,交平面 于点 ,则点 到平面 的距离为 (如图).
注意:线面距、面面距均可转化为点面距离,用求点面距的方法进行求解。
直线
a
与平面
之间的距离:
| |
AB n
dn
,其中
,A a B
,
n
是平面
的法向量。
两平行平面
,
之间的距离:
| |
AB n
dn
,其中
,A B
,
n
是平面
的法向量。
三、异面直线所成角
若 分别为直线 的方向向量, 为直线 的夹角,则 .
四、直线与平面所成角
1、夹角定义:设 是直线 的方向向量,是平面 的法向量,直线与平面的夹角为 .则
.
2、利用空间向量求异面直线所成角的步骤:
(1)建立适当的空间直角坐标系,
(2)求出两条异面直线的方向向量的坐标,
(3)利用向量的夹角公式求出两直线方向向量的夹角,
(4)结合异面直线所成角的范围得到两异面直线所成角。
3、求两条异面直线所成角的两个关注点
(1)余弦值非负:两条异面直线所成角的余弦值一定为非负值,而对应的方向向量的夹角可
能为钝角。
(2)范围:异面直线所成角的范围是(0,),故两直线方向向量夹角的余弦值为负时,应
取其绝对值。
五、平面与平面的夹角
平面与平面的夹角:两个平面相交形成四个二面角,我们把这四个二面角中不大于 的二面
角称为这两个平面的夹角.
若 分别为平面 的法向量, 为平面 的夹角,则 .
题型一 求点到直线的距离
【例 1】已知点 P(5,3,6),直线 l过点 A(2,3,1),且一个方向向量为 ,则点 P
到直线 l的距离为( )
A. B. C. D.
【答案】B
【解析】由题意, , ,
, ,
,
到直线 的距离为 .故选:B.
【变式 1-1】在空间直角坐标系中,点 关于 轴的对称点为点 ,则点 到直线
的距离为( )
A. B. C. D.6
【答案】C
【解析】由题意, , ,
的方向向量 , ,
则点 到直线 的距离为
.故选:C.
【变式 1-2】如图,在正三棱柱 中,若 ,则 C到直线 的距离为(
)
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