内容正文:
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[素养目标] 1.掌握平面的法向量概念、性质和求法,会利用平面的法向量证明有关线面、面面平行与垂直,重点提升逻辑推理、数学运算核心素养. 2.掌握三垂线定理及其逆定理,并能应用其解决有关线线垂直问题,重点提升直观想象核心素养.
1.2.2 空间中的平面与空间向量
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平面的法向量
1.平面法向量的概念
如果α是空间中的一平面,n是空间中的一个非零向量,且表示n的有向线段所在直线与平面α_________,则称n为平面α的一个法向量,此时,也称n与平面α_________,记作_________.
2.平面法向量的性质
(1)直线l,平面α,m是直线l的任意一个方向向量.l⊥α⇔_________,m是平面α的法向量;
垂直
垂直
n⊥α
m⊥α
知识点一
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平面α的一个法向量
0
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3.利用平面法向量判定直线与平面,平面与平面的位置关系
(1)如果ν是直线l的一个方向向量,n是平面α的一个法向量.n∥ν⇔_________,n⊥ν⇔__________________.
(2)如果n1是平面α1的法向量,n2是平面α2的法向量.n1⊥n2⇔____________,n1∥n2⇔___________________________.
l⊥α
l∥α,或l⊂α
α1⊥α2
α1∥α2,或α1与α2重合
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三垂线定理及其逆定理
1.射影的概念
已知空间中的平面α以及一点A,过点A作α的垂线l,设l与α相交于点A′,则A′就是点A在平面α内的_________(也称为投影),如图1,图形F上所有的点在平面α内的射影所成的集合F′,称为图形F在_________的射影.
射影
平面α内
知识点二
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2.三垂线定理及其逆定理
(1)三垂线定理:如果平面内的一条直线与平面的一条斜线在该平面内的_________,则它也和这条斜线_________.
(2)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_________,则它也和这条斜线在该平面内的_________.
(3)如图2,AB是平面α的斜线,AO⊥α,BO是AB在α内的射影,l⊂α,若l⊥BO,则_________;反之,若l⊥AB,则_________.
射影垂直
垂直
垂直
射影垂直
l⊥AB
l⊥BO
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三垂线定理及其逆定理这两个定理中,“平面内”这个条件不能省略,否则不一定成立.这是因为由三垂线定理及其逆定理的证明过程可知:只有平面内的直线满足和斜线的射影(或斜线)垂直时,才能保证该直线垂直于斜线与垂线所在的平面,从而由线面垂直推出线线垂直.
[点睛]
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×
√
√
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2.若平面α、β的法向量分别为u=(1,2,-2),ν=(-3,-6,6),则( )
A.α∥β B.α⊥β
C.α、β相交但不垂直 D.以上均不正确
解析:选A.∵u=(1,2,-2),ν=(-3,-6,6)=-3(1,2,-2)=-3u.∴α∥β.
A
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3.下列命题中,正确的命题是( )
A.若a是平面α的斜线,直线b垂直于a在α内的射影,则a⊥b
B.若a是平面α的斜线,平面β内的直线b垂直于a在α内的射影,则a⊥b
C.若a是平面α的斜线,b是平面α内的一条直线,且b垂直于a在α内的射影,则a⊥b
D.若a是平面α的斜线,直线b平行于平面α,且b垂直于a在另一平面β内的射影,则a⊥b
解析:选C.根据三垂线定理判断C项正确,故选C.
C
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例 1
题型 1
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解后 反思
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1.(多选题)平面α经过三点O(0,0,0),A(2,2,0),B(0,0,2),则平面α的法向量可以是( )
A.(-1,1,0) B.(1,0,1)
C.(-2,2,0) D.