在立体几何的探索中,利用空间向量法证明垂直与平行问题是一个常见且有效的手段,主要涵盖六种情形。无论哪种情况,最终均可转化为对直线间平行或垂直关系的求解问题。这类题目常常以选择题的形式出现,有时也会作为立体几何解答题的第一小问以证明形式呈现。
(1) 线线平行的判定:当向量a与b(b不为零向量)平行时,其坐标表示为a∥b⇔x1=λx2,y1=λy2,z1=λz2(其中λ为实数)。
(2) 线线垂直的判定:若两直线a与b垂直,则它们的方向向量的点积为0,即a⊥b⇔x1x2+y1y2+z1z2=0。若直线a与直线b的方向向量分别为a和b,则两直线垂直当且仅当a·b=0.
(3) 线面平行的判断:设平面α的法向量为n,而直线a的方向向量为a,则直线a与平面α平行,当且仅当直线与平面的法向量垂直,即a⊥n。
(4) 至(6)中对于线面垂直、面面平行以及面面垂直的情况亦遵循类似的原则,具体情况可根据相应向量的关系进行推导。
下面是一个例子供您参考:在空间直角坐标中,已知点A(1, 2, 3),B(-1, 0, 5),C(3, 0, 4),D(4, 1, 3),求直线AB与CD的位置关系。通过计算,我们可以判断出两直线的位置关系…
答案选项:
A.平行
C.相交但不垂直 D.无法确定