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空间存在性问题类型的向量解法研究

2021-05-27朱亚倩

黑龙江科学 2021年9期

朱亚倩

(北方民族大学 数学与信息科学学院,银川 750030)

1 与平行有关的存在性问题

(1)

总结反思:有关是否存在一点使得直线与平面之间满足平行关系的探索性问题,在解答时,先假设存在这样的点,再建设空间直角坐标系,设出该点的坐标,由直线与平面的平行关系,转化为直线的方向向量和平面的法向量的垂直关系。利用向量坐标运算建立所求点坐标的方程。若方程有解,则点存在,否则,点不存在。

2 与垂直有关的存在性问题

例2 如图2,梯形ABCD所在的平面与等腰梯形ABEF所在的平面互相垂直。AB∥CD∥EF,AB⊥AD,CD=DA=AF=FE=2,AB=4。

(2)

(1)求证:DF∥平面BCE;(2)求二面角C-BF-A的余弦值;(3)线段CE上是否存在点G,使得AG⊥平面BCF?请说明理由。

解:(1)证明:因为CD∥EF,且CD=EF,所以四边形CDFE为平行四边形,所以DF∥CE。因为DF不属于平面BCE,所以DF∥平面BCE。

(2)在平面ABEF内,过A作Az⊥AB。因为平面ABCD⊥平面ABEF,平面ABCD∩平面ABEF=AB,又Az⊂平面ABEF,Az⊥AB,所以Az⊥平面ABCD,所以AD⊥AB,AD⊥Az,Az⊥AB。以A为坐标原点AD,AB,Az所在直线分别为x轴,y轴,z轴建立空间直角坐标系A-xyz。

总结反思:利用向量法求立体几何中有关垂直的存在性问题,探索在某平面内是否存在某点满足垂直关系,通常先假设存在,然后再引入参数,用向量方法处理,由条件与结论列出等式,再解出参数,思路简单,解法固定,操作方便,注意在将点的坐标设为(x,y,z)时,要结合图形的几何特征尽量减少x,y,z中未知数的个数。

3 与夹角有关的存在性问题

例3 在正三棱柱ABC-A1B1C1中,所有棱长均为2,BM=MC,试问:棱CC1上是否有一点N,使得异面直线AB1和MN所成的角的度数为45°?

(3)

4 与距离有关的存在性问题

(4)


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