距离的计算课件北师大版选修(2)课件

1、1一、复习引入一、复习引入用空间向量解决立体几何问题的用空间向量解决立体几何问题的“三步曲三步曲”。（1）建立立体图形与空间向量的联系，用空间向）建立立体图形与空间向量的联系，用空间向量表示问题中涉及的点、直线、平面，把立体几量表示问题中涉及的点、直线、平面，把立体几何问题转化为向量问题；何问题转化为向量问题；（化为向量问题）（化为向量问题）（2）通过向量运算，研究点、直线、平面之间的）通过向量运算，研究点、直线、平面之间的位置关系以及它们之间距离和夹角等问题；位置关系以及它们之间距离和夹角等问题；（进行向量运算）（进行向量运算）（3）把向量的运算结果）把向量的运算结果“翻译翻译”成相应的几何

2、意成相应的几何意义。义。 （回到图形）（回到图形）二、空间二、空间“距离距离”问题问题1. 空间两点之间的距离空间两点之间的距离 根据两向量数量积的性质和坐标运算，根据两向量数量积的性质和坐标运算，利用公式利用公式 或或 (其中其中 ) ，可将两点距离问题，可将两点距离问题转化为求向量模长问题转化为求向量模长问题2aa222zyxa),(zyxa 例例1：如图如图1：一个结晶体的形状为四棱柱，其中，以顶点：一个结晶体的形状为四棱柱，其中，以顶点A为端点为端点的三条棱长都相等，且它们彼此的夹角都是的三条棱长都相等，且它们彼此的夹角都是60，那么以这个顶点，那么以这个顶点为端点的晶体的对角线的长与

3、棱长有什么关系？为端点的晶体的对角线的长与棱长有什么关系？ 解：解：如图如图1，设，设化为向量问题化为向量问题依据向量的加法法则，依据向量的加法法则， BADADAAAB， 11 6011DAABAA11AAADABAC 进行向量运算进行向量运算2121)(AAADABAC )(2112122AAADAAABADABAAADAB)60cos60cos60(cos2111 6 所以所以6|1 AC回到图形问题回到图形问题这个晶体的对角线这个晶体的对角线 的长是棱长的的长是棱长的 倍。倍。1AC6A1B1C1D1ABCD图图1思考：思考：（1）本题中四棱柱的对角线）本题中四棱柱的对角线BD1的长与

4、棱长有什么关系？的长与棱长有什么关系？ 分析分析:11BBBCBABD 60 120 11BCBABBABC，其其中中 （2 2）如果一个四棱柱的各条棱长都相等，）如果一个四棱柱的各条棱长都相等，并且以某一顶点为端点的各棱间的夹角都等并且以某一顶点为端点的各棱间的夹角都等于于 , , 那么由这个四棱柱的对角线的长可以那么由这个四棱柱的对角线的长可以确定棱长吗确定棱长吗? ?分析分析: 1111 DAABAABADxAAADABaAC，设设11 AAADABAC 则则由由)(211212221AAADAAABADABAAADABAC )cos3(23 222 xxa 即即ax cos631 这个

5、四棱柱的对角线的长可以确定棱长。这个四棱柱的对角线的长可以确定棱长。A1B1C1D1ABCD （3 3）本题的晶体中相对的两个平面之间的距离是多少？）本题的晶体中相对的两个平面之间的距离是多少？ 设设AB=1 AB=1 （提示：求两个平行平面的距离，通常归结为求两点间的距离）（提示：求两个平行平面的距离，通常归结为求两点间的距离） 分析：分析：面面距离面面距离点面距离点面距离解：解：. 11HACHAA于于点点平平面面点点作作过过 . 1的的距距离离为为所所求求相相对对两两个个面面之之间间则则HA111 AAADABBADADAABA 且且由由. 上上在在 ACH3 360cos211)(22

6、 ACBCABAC. 160cos60cos)(1111 BCAAABAABCABAAACAA31|cos 111 ACAAACAAACA36sin 1 ACA36sin 111 ACAAAHA 所求的距离是所求的距离是。 36问题：如何求直线问题：如何求直线A1B1到平面到平面ABCD的距离？的距离？A1B1C1D1ABCDH2、向量法求点到平面的距离、向量法求点到平面的距离： n A P O 例例 2:2: 如图，已知正方形如图，已知正方形 ABCD 的边长为的边长为 4，E、F 分分别是别是 AB、AD 的中点，的中点，GC平面平面 ABCD，且，且 GC2，求点求点 B 到平面到平面

7、EFG 的距离的距离. xyzCGDEFAB例例 2 2: : 如图，已知正方形如图，已知正方形 ABCD 的边长为的边长为 4，E、F 分分别是别是 AB、AD 的中点，的中点，GC平面平面 ABCD，且，且 GC2，求点求点 B 到平面到平面 EFG 的距离的距离. (2, 2,0),( 2, 4,2),EFEG nEF nEG ，2202420 xyxyZ 1 1( ,1),3 3n B(2,0,0)E |BE|2 11.11ndn xyzGCBAEDFAPDCBMN解：如图解：如图, ,以以D D为原点建立空间直角坐标系为原点建立空间直角坐标系D Dxyzxyz 则则D(0,0,0),

8、A( ,0,0),B( , ,0),C(0, ,0),P(0,0, )D(0,0,0),A( ,0,0),B( , ,0),C(0, ,0),P(0,0, )2aa2aaaAPDCBMNzxyEFEAA AAF 解：22()EFEAA AAF 2222()EAA AAFEA A AEA AFA A AF ,AAEA AAAF =（或（或），），AFEA, 22222lEAA AAFEA AF 2222cosmdnmn 当当E,F在公垂线同一侧时取负号在公垂线同一侧时取负号当当d等于等于0是即为是即为“余弦定理余弦定理”2222cosdlmnmn 3. 异面直线间的距离异面直线间的距离 已知已知

9、a,b是异面直线，是异面直线，n为为 的的法向量法向量CD为为a,b的公垂线的公垂线A，B分别在直线分别在直线a,b上上则则|nABnCD 即即 间的距离可转化为向量间的距离可转化为向量 在在n上的射影长，上的射影长，21,llCDnbCDABa 1111013.4,2,90 ,ABCABCAAABCACBCBCAEABCEAB例 已知：直三棱柱的侧棱底面中为的中点。求与的距离。).4 , 2 , 0(),0 , 0 , 2(),0 , 1 , 1 (),0 , 0 , 0(,1BAECxyzC则解：如图建立坐标系),4 , 2 , 2(),0 , 1 , 1 (1BAEC则的公垂线的方向向量为设).,(,1zyxnBAEC001BAnECn即即04220zyxyx取x=1,则y=-1,z=1,所以) 1 , 1, 1 ( n).0,0, 1 (,ACAC在两直线上各取点.332|1nACndBAEC的距离与zxyA1B1C1AEBC 1、E为平面为平面外一点外一点,F为为内任意一内任意一 点点, 为平面为平面的法向量的法向量,则点则点E到