2018学年高中数学第二章空间向量与立体几何2.6距离的计算教学案(2)

2019-03-15 20:10

??n·A1B=0,则???n·A1C=0,

??x=3y,

3即???z=2y,

令y=3,则

n=(3,3,6),n0=?,?1?433?,?. 42?

3

. 2

又AA1=(0,0,1),∴d=|AA1·n0|=答案:

3 2

5.已知正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为2,E,F,G分别是C1C,D1A1,AB的中点,求点A到平面EFG的距离.

解:建立空间直角坐标系如图, 则A(2,0,0),E(0,2,1),

F(1,0,2),G(2,1,0),

∴AG=(0,1,0),

GE=(-2,1,1), GF=(-1,-1,2).

设n=(x,y,z)是平面GEF的法向量, 点A到平面EFG的距离为d,

?n·GE=0,则?

?n·GF=0.

??x=z,∴?

?y=z.?

??-2x+y+z=0,

∴?

?-x-y+2z=0,?

令z=1, 则n=(1,1,1),

|AG·n|13∴d===.

|n|33即点A到平面EFG的距离为

3

. 3

6

1.空间距离包括:点到点、点到线、点到面、线到线、线到面、面到面之间的距离.其中以点到面的距离最为重要,其他距离,如线到面、面到面的距离均可转化为点到面的距离.

2.空间一点A到直线l的距离的算法:

3.空间一点A到平面π的距离的算法:

[对应课时跟踪训练十三

1.已知平面α的一个法向量n=(-2,-2,1),点A(2,-1,0)在α内,则P(1,3,-2)到α的距离为( )

A.10 8

C. 3

B.3 D.10 3

解析:PA=(1,-4,2),又平面α的一个法向量为n=(-2,-2,1),所以P到α|PA·n||-2+8+2|8

的距离为==. n33

答案:C

1

2.正方体ABCD -A1B1C1D1的棱长为a,点M在AC1上且AM=MC1,N为B1B的中

2点,则|MN|为( )

A.

21a 6

B.6a 6

7

C.

15a 6

D.

15a 3

解析:以D为原点建立如图所示的空间直角坐标系, 则A(a,0,0),C1(0,a,a),N?a,a,?.

2??设M(x,y,z).

1

∵点M在AC1上且AM=MC1.

21

∴(x-a,y,z)=(-x,a-y,a-z),

22aa?2aaa?∴x=a,y=,z=.于是M?,,?. 333?333?∴|MN| = =

?

a??a-2a?2+?a-a?2+?a-a?2 ?3??3??23???????

21a. 6

答案:A

3.如图,P-ABCD是正四棱锥,ABCD-A1B1C1D1是正方体,其中AB=2,

PA=6,则B1到平面PAD的距离为( )

A.6 C.65

5

B.D.35

532

2

解析:以A1B1为x轴,A1D1为y轴,A1A为z轴建立空间直角坐标系,设平面PAD的法向量是n=(x,y,z),由题意知,B1(2,0,0),A(0,0,2),

D(0,2,2),P(1,1,4).AD=(0,2,0),AP=(1,1,2),

∴AD·n=0,且AP·n=0.

∴y=0,x+y+2z=0,取z=1,得n=(-2,0,1).

|B1A·n|65∵B1A=(-2,0,2),∴B1到平面PAD的距离d==.

|n|5答案:C

4.在长方体ABCD-A1B1C1D1中,底面是边长为2的正方形,高为4,则点A1到截面AB1D1

8

的距离为( )

8

A. 34

C. 3

解析:如图,建立空间直角坐标系,

3

B. 83D. 4

则D(0,0,0),A(2,0,0),A1(2,0,4),B1(2,2,4),D1(0,0,4). ∴D1B1=(2,2,0),

D1A=(2,0,-4),AA1=(0,0,4),

设n=(x,y,z)是平面AB1D1的一个法向量,

??n·D1B1=0,

则n⊥D1B1,n⊥D1A,∴?

??n·D1A=0,

??2x+2y=0,

即?

?2x-4z=0.?

令z=1,则平面AB1D1的一个法向量为n=(2,-2,1).

|AA1·n|4

∴由AA1在n上射影可得A1到平面AB1D1的距离为d==.

|n|3答案:C

5.如图所示,在正三棱柱ABC-A1B1C1中,所有棱长均为1,则点B1到平面ABC1的距离为________.

解析:建立如图所示的空间直角坐标系,则C(0,0,0),A?

?31?,,0?,?22?

B(0,1,0),B1(0,1,1),C1(0,0,1),

9

则C1A=?

?31?

,,-1?,C1B1=(0,1,0),C1B=(0,1,-1),设平面ABC1的法向?22?

量为n=(x,y,1),

??C1A·n=0

则有?

?? C1B·n=0

则d=|

,解得n=?

?3?

,1,1?, ?3?

C1B1·n|n|

|=21=. 71

+1+13

1

答案:

21 7

6.如图所示,正方体的棱长为1,E,F,M,N分别是棱的中点,则平面A1EF与平面B1NMD1

的距离为________.

解析:建立如图所示的空间直角坐标系,

?1?F?1,1,1?,?0,1,1?,?1,1,1?. 则A1(1,0,0),B1(1,1,0),E?,0,1?,D(0,0,0),MN??1?2??2?

?2??2?????

∵E,F,M,N分别是棱的中点, ∴MN∥EF,A1E∥B1N. ∴平面A1EF∥平面B1NMD1.

∴平面A1EF与平面B1NMD1的距离即为A1到平面B1NMD1的距离. 设平面B1NMD1的法向量为n=(x,y,z), ∴n·D1B1=0,且n·B1N=0.

?1?即(x,y,z)·(1,1,0)=0,且(x,y,z)·?-,0,1?=0.

?2?

1

∴x+y=0,且-x+z=0,

2令x=2,则y=-2,z=1.

21??2

∴n=(2,-2,1),n0=?,-,?.

33??3

10


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