高中数学 第三章 空间向量与立体几何 3.2.1 直线的方向向量与直线的向量方程 3.2.2 平面的法向量与平面的向量表示课件 新人教B版选修2-1-新人教B版高二选修2-1数学课件.pptx

3.2.1直线的方向向量与直线的向量方程3.2.2平面的法向量与平面的向量表示1.理解直线的方向向量与平面的法向量.2.会用向量语言表述线线、线面、面面的垂直、平行关系.3.会利用向量运算证明两直线垂直或求两直线所成的角.4.理解并会应用三垂线定理及其逆定理.1.用向量表示直线或点在直线上的位置(1)直线的方向向量.给定一个定点A和一个向量a再任给一个实数t以A为起点作这时点P的位置被t的值完全确定.当t在实数集R中取遍所有值时点P的轨迹是通过点A且平行于向量a的一条直线l向量a称为该直线的方向向量.名师点拨一条直线有无数个方向向量.【做一做1】若A(-101)B(147)在直线l上则直线l的一个方向向量为()A.(123)B.(132)C.(213)D.(321)答案:A2.用向量方法证明直线与直线平行、直线与平面平行、平面与平面平行(1)直线与直线平行设直线l1和l2的方向向量分别为v1和v2则l1∥l2或l1与l2重合⇔v1∥v2.(2)直线与平面平行已知两个不共线向量v1v2与平面α共面一条直线l的一个方向向量为v则l∥α或l在α内⇔存在两个实数xy使v=xv1+yv2.(3)平面与平面平行已知两个不共线的向量v1v2与平面α共面则α∥β或α与β重合⇔v1∥β且v2∥β.【做一做2】l1的方向向量v1=(133)l2的方向向量v2=(λ66)若l1∥l2则λ=.答案:23.用向量运算证明两直线垂直或求两直线所成的角(1)设两条直线所成的角为θ则直线方向向量间的夹角与θ相等或互补;(2)设直线l1和l2的方向向量分别为v1和v2直线l1与l2的夹角为θ则l1⊥l2⇔v1⊥v2cosθ=|cos<v1v2>|.【做一做3】设直线l1和l2的方向向量的夹角为120°则l1和l2这两条直线所成的角为.答案:60°名师点拨两条直线所成的角可以通过这两条直线的方向向量的夹角求得但二者不完全相等当两方向向量的夹角是钝角时应取其补角作为两直线所成的角.4.法向量的概念已知平面α如果向量n的基线与平面α垂直则向量n叫做平面α的法向量或说向量n与平面α正交.【做一做4】若n=(221)是平面α的一个法向量下列向量中能作平面α的法向量的是()解:不一定.6.利用法向量判断平面与平面的平行与垂直设n1n2分别是平面αβ的法向量则容易得到平面α∥平面β或α与β重合⇔n1∥n2;平面α⊥平面β⇔n1⊥n2⇔n1·n2=0.【做一做6】已知平面αβ的法向量分别是a=(40-2)b=(102)则平面αβ的位置关系是()A.平行B.垂直C.相交不垂直D.无法判断答案:B名师点拨1.用空间向量的方法证明立体几何中的平行或垂直问题主要运用了直线的方向向量和平面的法向量同时也要借助空间中已有的一些关于平行或垂直的定理.2.用向量方法证明平行或垂直问题的步骤:(1)建立空间图形与空间向量之间的关系(可以建立空间直角坐标系也可以不建立).(2)通过向量运算研究垂直关系问题.(3)根据运算结果解释相关问题.7.三垂线定理及三垂线定理的逆定理三垂线定理:如果在平面内的一条直线与平面的一条斜线在这个平面内的射影垂直则它也和这条斜线垂直.三垂线定理的逆定理:如果平面内的一条直线和这个平面的一条斜线垂直则它也和这条斜线在平面内的射影垂直.名师点拨定理中的已知直线必须是已知平面内的直线.三垂线定理与逆定理主要解决异面直线垂直问题.【做一做7】已知斜线b在平面α内的射影为c且直线a⊥c则a与b垂直.(填“一定”或“不一定”)答案:不一定(因为a不一定在平面α内)2.如何用向量的方法证明空间中的平行关系?剖析:空间中的平行关系本质上是线线平行根据共线向量定理只需证明直线的方向向量a∥b即a=λb(λ∈R).此外证明线面平行也可用共面向量定理即只要证明这条直线的方向向量能够用平面内两个不共线向量线性表示即可;证明面面平行也可用证明平面的法向量平行的方法.3.如何理解平面的法向量?剖析:平面的法向量并不唯一并且平面的法向量垂直于平面内的所有向量.设n1n2分别是平面αβ的法向量:平面α∥平面β或α与β重合⇔n1∥n2;平面α⊥平面β⇔n1⊥n2⇔n1·n2=0.题型一题型一题型一题型一题型一题型一利用向量法证明空间中的平行关系【例3】在长方体ABCD-A1B1C1D1中AA1=2AB=2BCEFE1分别是棱AA1BB1A1B1的中点.求证:CE∥平面C1E1F.题型一题型一题型一题型一题型一题型一题型一题型一题型一111111