高中数学新课标选修2-1：32《立体几何中的向量方法-》(第一课时)课件.ppt

1、3.2 立体几何中的向量法(1)第三章 空间向量与立体几何空间向量与平行、垂直的关系 本节课主要学习由直线的方向向量和平面的法向量的关系及向量的运算来判断或证明直线、平面等的平行、垂直关系 通过复习空间向量的共线、共面定理进行新课导入。学会根据已有的情景资料找规律，进而分析、判断、归纳结论，强化“形”与“数”一致并相互转化的思想方法 例1与例2是关于平面的法向量问题；例3是证明两个平面平行问题；例4是证明两条直线平行问题；例5是证明直线与平面的平行问题，运用了一题多解，培养学生的思维的广阔性。因为方向向量与法向量可以确定直线和平面的位置，所以我们可以利用直线的方向向量与平面的法向量表示空间直线

2、、平面间的平行、垂直、夹角、距离等位置关系研究 从今天开始,我们将进一步来体会向量这一工具在立体几何中的应用.引入1、立体几何问题(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)引入2、思考1.如何确定一个点在空间的位置？2.在空间中给一个定点A和一个定方向（向量），能确定一条直线在空间的位置吗？3.给一个定点和两个定方向（向量），能确定一个平面在空间的位置吗？4.给一个定点和一个定方向（向量），能确定一个平面在空间的位置吗？lAPa 直线的方向向量直线的向量式方程 换句话说,直线上的非零向量叫做直线的方向向量APta 方向向量与法向量2、平面的法向量Aa lP平面 的向量式方程0a

3、 AP 换句话说,与平面垂直的非零向量叫做平面的法向量oxyzABCO1A1B1C1例1.如图所示,正方体的棱长为1(1)直线OA的一个方向向量坐标为_(2)平面OABC 的一个法向量坐标为_(3)平面AB1C 的一个法向量坐标为_(-1,-1,1)(0,0,1)(1,0,0)典例展示变式1 如图，在四棱锥P-ABCD中，底面ABCD是正方形，侧棱PD底面ABCD，PD=DC=1,E是PC的中点，求平面EDB的一个法向量.ABCDPE解：如图所示建立空间直角坐标系.(0,0,0),(0,0,1),1 1(0,)2 2PE依依题题意意得得D DB B(1 1,1 1，0 0)1 1(0,)2 2

4、DE DB=(1,1，DB=(1,1，0)0)XYZ设平面EDB的法向量为(,1)nx y,nnDEDB 则1101,1,1220ynxy于是 因为方向向量与法向量可以确定直线和平面的位置，所以我们可以利用直线的方向向量与平面的法向量表示空间直线、平面间的平行、垂直、夹角、距离等位置关系.用向量方法解决立体问题mlab（一）平行关系：证明平行与垂直au aAC axAByAD u v u(1)lm0aba b （二）、垂直关系lmab(2)l /auau lauABC3（）0uvu v u v 已知 直线l与m相交,lm,lm.求证 l,m,a,.bv 取的方向向量取,的法向u明量证,lm,a

5、v bv,b 又a 不共线 所以v是 的一个法向量于是 v 同时是、的一个法向量 .例3.用向量方法证明 定理 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 v u balm 例4 四棱锥P-ABCD中，底面ABCD是正方形，PD底面ABCD，PD=DC,E是PC的中点，求证：PA/平面EDB.ABCDPEXYZG解1 立体几何法证明：连结AC,AC交BD于点G,连结EG在 中，E，G分别为PC，AC的中点PAC/PAEGPA 又又平平面面E ED DB B，E EG G平平面面E ED DB B/PAEDB平平面面ABCDPEXYZG解2：如图所示建立空间直角坐标系，点D为坐标

6、原点，设DC=1证明：连结AC,AC交BD于点G,连结EG(1,0,0),(0,0,1),1 1(0,)2 2APE依依题题意意得得G1 11 1(,，(,，0)0)2 22 211(1,0,1),(,0,)22PAEG EGPAEGPA/2，即所以,EGEDBPAEDB而平面且平面EDBPA 平面所以，/ABCDPEXYZ解3：如图所示建立空间直角坐标系，点D为坐标原点，设DC=1证明：1 1(1,0,0),(0,0,1),(0,),2 2APE依依题题意意得得B(1,1，B(1,1，0)0)(1,0,1),PA PAEDB而平面EDBPA 平面所以，/1 1(0,)2 2DE DB=(1,

7、1，DB=(1,1，0)0)设平面EDB的法向量为(,1)nx y,nnDEDB 则1101,1,1220ynxy于是0PA nPAn A1xD1B1ADBCC1yzEF 是BB1,，CD中点，求证：D1F1111DCBAABCD 例5 正方体中，E、F分别平面ADE.证明：设正方体棱长为1，为单位正交 基底，建立如图所示坐标系D-xyz，1,DADCDD 以以，1(1,0,0)(1,1,)2DADE ，11(0,1)2D F 00DADE 则则，所以1D FADE 平平面面DADE 则则，,E是AA1中点，1111DCBAABCD 例6 正方体平面C1BD.证明：E求证：平面EBD设正方体棱

8、长为2,建立如图所示坐标系平面C1BD的一个法向量是E(0,0,1)D(0,2,0)B(2,0,0)(2,0,1)EB (0,2,1)ED 设平面EBD的一个法向量是(,1)ux y0u EBu ED 由1 1(,1)2 2u 得1(1,1,1)vCA 0,u v 平面C1BD.平面EBDoxyzABCO1A1B1C11.如图所示,正方体的棱长为1(1)直线OA的一个方向向量坐标为_.(2)平面OABC 的一个法向量坐标为_.(3)平面AB1C 的一个法向量坐标为_.(-1,-1,1)(0,0,1)(1,0,0)B3 3若若直直线线l l的的方方向向向向量量为为a a(1,01,0，2)2)，

9、平平面面的的法法向向量量为为u u 4,0,84,0,8，则则 ()A.lA.l B.l B.l C.l C.l D.l D.l与与斜斜交交B 1如何认识直线的方向向量？空间中任意一条直线l的位置可以由l上一个定点A以及一个方向确定在直线l上取点A和 ，可以作为l的方向向量，借助点A和 即可确定直线l的位置，并能具体表示出直线l上的任意一点aaa2如何理解平面的法向量？(1)平面的一个法向量垂直于与平面共面的所有向量(2)一个平面的法向量有无限多个，它们互相平行3平行与向量方法（1）直线与直线平行balm/lmab（2）直线与平面平行 u la/0laua u（3）直线与平面平行 v u/uv课后练习课后习题