高中数学完整讲义——空间几何量的计算1.点到平面的距离问题
高中数学课件 点到平面的距离

归纳总结
⑴、直接法: 一作、二证、三计算
⑵、间接法: 向量法:利用法向量与点到面的距 离关系,把几何问题转化为代数问 题。还有等体积法,转移法待续。
例1:如图9-75,已知 正三角形ABC的边长为 6㎝,点D到三角形ABC 各顶点的距离都是4㎝, 求点D到这三角形所在 平面的距离。
H E
小结:求距离的三步:一作,二证,三计算 找垂足的方法:
练习
如 图 9-76 在 四 棱 锥
P-ABCD中底面ABC
H
D是边长为1的菱形,
∠ABC=600,
P A⊥ 平 面 A B C D ,
PA=1.求 O 到 面 P AD 的 距
离.
例2 : 如图,在棱长为1的正方体ABCD A1B1C1D1中, 点E是棱AD的中点, 求A1到平面BD1E的距离.
D1
C1
A1
B1
ED A
C B
练习:
z S
A
D
y
B
C
x
2. 直线到它平行平面的距离
定义:直线上任一点到与它平行的平面的 距离,叫做这条直线到平面的距离。 由定义可知,求直线到它平行平面的距离 的问题可由点到平面距离的知识来解决。
3. 两个平行平面的距离
和两个平行平面同时垂直的直线,叫做这两个 平面的公垂线。公垂线夹在平行平面间的部分, 叫做这两个平面的公垂线段。 两个平行平面的公垂线段都相等,公垂线段长 小于或等于任一条夹在这两平行平面间的线段 长。 两个平行平面的公垂线段的长度,叫做两个平 行平面的距离。 求两平行平面的距离,只要求一个平面上一 点到另一个平面的距离,也就是求点到平面 的距离。
例3 : 如图,已知四边形ABCD是边长1的正方形, 四边形AA' B' B是矩形, 平面AA' B' B ABCD, 若AA' 1,求直线AB面DA'C的距离.
《点到平面的距离》 讲义

《点到平面的距离》讲义在空间几何中,点到平面的距离是一个非常重要的概念。
它不仅在数学理论研究中有着关键的地位,还在实际的工程、物理等领域有着广泛的应用。
我们先来理解一下什么是点到平面的距离。
想象有一个平面,就好像是一张无限延展的平坦的纸,然后有一个点,这个点在空间中独立存在。
点到平面的距离,简单来说,就是这个点到平面的最短长度。
那如何去求得这个距离呢?这就需要用到一些数学知识和方法。
一种常见的方法是利用向量。
假设平面的方程为 Ax + By + Cz +D = 0 ,点的坐标为(x₀, y₀, z₀) 。
首先,我们要找到平面的一个法向量 n =(A, B, C) 。
然后,从这个点到平面上任意一点(x, y, z) 构成一个向量 m =(x x₀, y y₀, z z₀) 。
点到平面的距离 d 就可以通过向量的点积和法向量的模长来计算。
具体公式为:d =|(Ax₀+ By₀+ Cz₀+ D) /√(A²+ B²+ C²)|为了更好地理解这个公式,我们来举个例子。
假设有平面 2x + 3y z + 1 = 0 ,点的坐标为(1, 2, 3) 。
首先,平面的法向量 n =(2, 3, -1) 。
然后,将点的坐标代入 Ax₀+ By₀+ Cz₀+ D 中,得到 2×1 +3×2 3 + 1 = 6 。
法向量的模长√(2²+ 3²+(-1)²) =√14 。
所以,点到平面的距离 d =|6 /√14| = 6 /√14 。
除了利用向量,我们还可以通过体积的方法来求点到平面的距离。
假设有一个四面体,其中一个顶点就是我们要研究的点,另外三个顶点是平面上的三个不共线的点。
通过这个四面体的体积以及平面上三个顶点所构成的三角形的面积,就可以求出点到平面的距离。
具体来说,四面体的体积 V 可以通过海伦公式或者其他方法求出。
三角形的面积 S 也有相应的计算公式。
空间几何量的计算板块一点到平面的距离问题学生版

空间几何量的计算板块一点到平面的距离问题学生版一、问题简要说明本篇文章主要讨论空间几何量的计算板块中的一点到平面的距离问题。
一点到平面的距离是几何中的常见问题,它可以用来计算平面上特定点到该平面的垂直距离,也可以用来计算线段或者线到平面的距离。
二、一点到平面的距离定义在空间中,设有平面P,过平面P上一点A引直线L,垂直于平面P的直线与线L的交点为B。
则点A到平面P的距离定义为线段AB的长度。
三、一点到平面的距离计算方法1.平面P的一般方程:Ax+By+Cz+D=0,其中A、B、C为平面的法向量的坐标,D为平面的常数项。
设点A的坐标为(x0,y0,z0)。
2.点A到平面P的距离计算公式:d=,Ax0+By0+Cz0+D,/√(A^2+B^2+C^2)这个公式的推导过程可以利用向量的性质来进行。
点A到平面P的距离可以看作是向量AB在平面法向量上的投影,再求向量AB的模长得到。
所以计算点A到平面P的距离可以通过以下步骤进行:a.计算平面法向量N=(A,B,C)的模长。
b.计算向量AB=(x0-x,y0-y,z0-z)。
c.根据内积的定义得到向量AB在平面法向量上的投影LENGTH=,N·AB。
d.最后通过LENGTH/N的模长得到点A到平面P的距离。
四、例题与解析例题一:已知平面2x-y+3z+6=0,点(1,-2,3)到该平面的距离是多少?解析:根据上述公式,先计算平面的法向量N的模长:N,=√(2^2+(-1)^2+3^2)=√(4+1+9)=√1然后计算点A到平面P的距离d:d=,(2)(1)+(-1)(-2)+(3)(3)+(6),/√14=,2+2+9+6,/√14=,19,/√14=19/√14所以点(1,-2,3)到平面2x-y+3z+6=0的距离是19/√14例题二:已知点A(1,-2,3)和点B(2,1,-1),求点A到线段AB所在直线的距离。
解析:点A到线段AB所在直线的距离可以利用点A到平面的距离计算公式来求解。
空间距离高三数学知识点

空间距离高三数学知识点在高三数学中,空间距离是一个重要的知识点,它涉及到三维空间中点、直线、平面之间的距离计算。
掌握了空间距离的概念和计算方法,可以帮助我们解决实际问题,进一步理解几何关系。
一、点到点的距离计算在三维空间中,我们通过坐标来表示点的位置。
假设有点A(x₁, y₁, z₁)和点B(x₂, y₂, z₂),我们可以用勾股定理来计算点A到点B的距离。
距离公式如下:AB = √[(x₂ - x₁)² + (y₂ - y₁)² + (z₂ - z₁)²]通过这个公式,我们可以计算两个任意点之间的距离,进而帮助解决空间几何中的问题。
二、点到直线的距离计算在三维空间中,直线的方程可以以参数形式给出。
如果我们有一个点P(x₀, y₀, z₀)和直线L的参数方程为:x = x₁ + aty = y₁ + btz = z₁ + ct其中a、b、c为实数,t为参数。
我们可以通过点P到直线L 的距离公式来计算:d = |(x₀ - x₁, y₀ - y₁, z₀ - z₁) · (a, b, c)| / √(a² + b² + c²)这里的|·|表示向量的模,·表示向量的内积。
通过这个公式,我们可以计算出点到直线的距离。
三、点到平面的距离计算在三维空间中,平面的方程可以以一般式给出。
如果我们有一个点P(x₀, y₀, z₀)和平面的一般式方程为:Ax + By + Cz + D = 0其中A、B、C、D为常数。
我们可以通过点P到平面的距离公式计算:d = |Ax₀ + By₀ + Cz₀ + D| / √(A² + B² + C²)这里的|·|表示绝对值。
通过这个公式,我们可以计算出点到平面的距离。
四、直线与直线的距离计算在三维空间中,我们可以通过两直线的方向向量来计算它们之间的距离。
高中数学第二章空间向量与立体几何2.6距离的计算2.6.1

题型一
题型二
题型三
反思计算空间中两点间的距离一般有三种方法: (1)构造三角形,通过解三角形求解; (2)建立适当的空间直角坐标系,求出两点的坐标,利用公式求解; (3)把线段用向量表示,转化为求向量的模,利用|a|2=a· a求解.
题型一
题型二
题型三
【变式训练1】
如图所示,已知线段AB在平面α内,线段AC⊥α,线段BD⊥AB,线段 DD'⊥α于D',如果∠DBD'=30°,AB=a,AC=BD=b,求CD的长. 分析:求CD的长就是求 |������������|,把������������ 用已知的有向线段表示出来再 求.
=|������������|2+|������������ |2+| ������������ |2+2(������������ ·������������ + ������������ ·������������ + ������������ ·������������ ) =b2+a2+b2+2(0+b2cos 60° + 0)=a2+3b2,
2.6.1
点到直线的距离、点到平面的距离
1.理解点到直线的距离、点到平面的距离的概念. 2.掌握点到直线的距离公式、点到平面的距离公式. 3.体会用向量法求点到直线的距离、点到平面的距离的解题思 想.
1.点到直线的距离 (1)因为直线和直线外一点确定一个平面,所以空间点到直线的距 a 2
)
������ D. 2
B.a
C. 2a
答案 :A
2.点到平面的距离 (1)如图所示,设 π 是过点 P 垂直于向量 n 的平面 ,A 是平面 π 外 一定点.作 AA'⊥π,垂足为 A',则点 A 到平面 π 的距离 d 等于线段 AA' 的长度.而向量������������在 n 上的投影的大小| ������������· n0|等于线段 AA'的长度, 所以点 A 到平面 π 的距离 d=| ������������· n0|.
人教版高中数学选修一空间向量的点到面的距离

人教版高中数学选修一空间向量的点到面的距离摘要:一、空间向量的点到面的距离的概念和计算方法1.空间向量的基本概念2.点到面的距离的概念3.计算点到面的距离的公式和方法二、空间向量的点到面的距离的应用实例1.利用空间向量的点到面距离解决实际问题2.空间向量的点到面距离在数学建模中的应用三、空间向量的点到面的距离与其他几何概念的联系1.空间向量的点到面距离与向量投影的关系2.空间向量的点到面距离与平面几何中其他概念的联系正文:空间向量是高中数学中的重要内容,它不仅具有丰富的理论内涵,而且具有广泛的应用价值。
在空间向量中,点到面的距离是一个重要的概念,它描述了空间中一点到面的距离,对于解决空间几何问题具有重要作用。
空间向量的点到面的距离是指空间中一点到平面的垂线段长度。
计算空间向量的点到面的距离需要知道该点到平面的距离公式。
根据点到平面的距离公式,我们可以知道,空间向量的点到面的距离可以通过以下公式计算:d = |A x + By + Cz + D| / √(A + B + C)其中,Ax + By + Cz + D 为点到平面的距离,|·|表示向量的模长,√(A +B + C) 为平面法向量的模长。
在实际问题中,空间向量的点到面的距离有着广泛的应用。
例如,在计算机图形学中,我们可以通过计算空间向量的点到面的距离,来判断一个点是否在平面上;在数学建模中,我们可以通过空间向量的点到面距离,来解决一些复杂的空间几何问题。
空间向量的点到面的距离与其他几何概念有着密切的联系。
例如,空间向量的点到面距离与向量投影的概念密切相关,它们都是描述了空间向量在某一方向上的长度。
同时,空间向量的点到面距离也与平面几何中的其他概念有着密切的联系,例如,点到面的距离可以看作是平面上的点到原点的距离在z 轴上的投影。
总的来说,空间向量的点到面的距离是一个重要的几何概念,它不仅具有丰富的理论内涵,而且具有广泛的应用价值。
点到平面的距离的几种求法 高中数学 高考 立体几何

点到平面的距离的几种求法求‘点到平面的距离’是立体几何学习中不可忽视的一个基本问题,是近几年高考的一个热点.本文试通过对一道典型例题的多种解法的探讨,结合《立体几何》(必修本)中的概念、习题,概括出求‘点到平面的距离'的几种基本方法.例:已知ABCD是边长为4的正方形,E、F分别是AB、AD的中点,GC垂直于ABCD所在平面,且GC=2,求点B到平面EFG的距离.一、直接通过该点求点到平面的距离1.直接作出所求之距离,求其长.解法1.如图1,为了作出点B到平面EFG的距离,延长FE交CB的延长线于M,连结GM,作BN⊥BC,交GM于N,则有BN∥CG,BN⊥平面ABCD.作BP⊥EM,交EM于P,易证平面BPN⊥平面EFG.作BQ⊥PN,垂足为Q,则BQ⊥平面EFG.于是BQ是点B到平面EFG的距离.易知BN=,BP=,PZ=,由BQ·PN=PB·BN,得BQ=.图1 图22.不直接作出所求之距离,间接求之.(1)利用二面角的平面角.课本P.42第4题,P.46第2题、第4题给出了“二面角一个面内的一个点,它到棱的距离、到另一个面的距离与二面角的大小之间所满足的关系”.如图2,二面角M-CD—N的大小为α,A∈M,AB⊥CD,AB=a,点A到平面N的距离AO=d, 则有d=asinα.①①中的α也就是二面角的大小,而并不强求要作出经过AB的二面角的平面角.解法2.如图3,过B作BP⊥EF,交FE的延长线于P,易知BP=,这就是点B到二面角C—EF—G的棱EF的距离.连结AC交EF于H,连结GH,易证∠GHC就是二面角C-EF-G的平面角.∵ GC=2,AC=4,AH=,∴CH=3,GH=,sin∠GHC=2/,于是由①得所求之距离d=BP·sin∠GHC=·=.解略.(2)利用斜线和平面所成的角.如图4,OP为平面α的一条斜线,A∈OP,OA=l,OP与α所成的角为θ,A到平面α的距离为d,则由斜线和平面所成的角的定义可知,有d=lsinθ.②经过OP与α垂直的平面与α相交,交线与OP所成的锐角就是②中的θ,这里并不强求要作出点A在α上的射影B,连结OB得θ.解法3.如图5,设M为FE与CB的延长线的交点,作BR⊥GM,R为垂足.又GM⊥EB,易得平面BER⊥平面EFG,ER为它们的交线,所以∠REB就是EB与平面EFG所成的角θ.由△MRB∽△MCG,可得BR=,在Rt△REB中,∠B=90°,BR=,EB=2,所以sinθ=BR/ER=,于是由②得所求之距离d=.图5 图6(3)利用三棱锥的体积公式.解法4.如图6,设点B到平面EFG的距离为d,则三棱锥B—EFG的体积V=(1/3)S△EFG·d.另一方面又可得这个三棱锥的体积V=(1/3)S△FEB·CG,可求得S△FEB=(1/4)S△DAB=2,S△EFG=,所以有1/3··d=1/3·2·2,得d=.二、不经过该点间接确定点到平面的距离1.利用直线到平面的距离确定解法5.如图7,易证BD∥平面EFG,所以BD上任意一点到平面EFG的距离就是点B到平面EFG的距离.由对称思想可知,取BD中点O,求点O到平面EFG的距离较简单.AC交EF于H,交BD于O.易证平面GHC⊥平面EFG,作OK⊥HG,K为垂足,OK=为所求之距离.图7 图82.利用平行平面间的距离确定如图8,把平面EFG补成一个正四棱柱的截面所在的平面,可使题设中的点、线、面之间的位置关系更加明朗.面GMT是正四棱柱ABCD—A1B1GD1经过F、E、G的截面所在的平面.MG交BB1于N,TG交DD1于Q,作BP∥MG,交CG于P,连结DP,则有平面GTM∥平面PDB.它们之间的距离就是所求之距离.于是可以把点B平移到平面PDB上任何一个位置,哪里方便就在哪里求.这两个平行平面的距离d又同三棱柱GQN—PDB的体积有关,所以也可以利用三棱柱的体积确定所求之距离.据此可得解法6.解法6.三棱柱GQN-PDB的体积V=S△PDB·d,另一方面又有V=S△CDB·BN,可求得BN=2/3,CP=4/3,PB=PD=,BD=,S△PDB=,S△CDB=8,所以·d=8·2/3,得d=为所求之距离.。
空间几何向量法之点到平面的距离.doc

V = S.hV=-S.h34 .V=-TT R 3 3 要求平面。
外一点P 到平面。
的距离,| PA |PA •川\PAi\n\ |PA •川hl 空间几何向量法之点到平面的距离1. 要求一个点到平面的距离,可以分为三个步骤:⑴找出从该点出发的平面的任意一条斜线段对应的向量;⑵求出该平面的法向量;⑶求出法向量与斜线段对应的向量的数量积的绝对值,再除以法向量的模,这 就是该店到平面的距离。
AB •n -例子:点A 到而Q 的距离d = ―Z —(注:AB 为点A 的斜向量,〃是Q 面的法向量, 点B 是面a 内任意一点。
)2. 求立体几何体积(向量法) 体积公式:1、 柱体体积公式:2、 椎体体积公式:3、 球体体积公式: 课后练习题例题:在三棱锥B —ACD 中,平面ABD±平面ACD,若棱长AC=CD=AD=AB=1,且ZBAD=30°, 求点D 到平面ABC 的距离。
以在平面。
内任取一点A,则点P 到平面Q 的距离即为d=建立如图空I 可直角坐标系,则A (—*,0,0), B (、*),C (0,孕,0), D (*,0,0)・,. AC = (+,卓,0),曲=(申,0,+), £)(? = (—;,乎,0)「・ y — — 工,z = —V3x可取 n = (-73,1,3)-2x 一 2y + z = 0 2x + 2y + 5z = 0 49 49V17 而一 17 2.已知四边形ABCD 是边长为4的正方形,E 、F 分别是AB 和AD 的中点,GCJ_平面ABCD,且GC=2,求点B 到平面EFG 的距离.解:建立如图2所示的空间直角坐标系C-xyz,则G(0,0,2),E(2,4,0),B(0,4,0), F(4, 2,0), A GE =(2,4,-2),GF =(4,2,-2), BE =(2,0,0).设平面EFG 的一个法向量为〃 = (x,y,z),则由nJ3E =。
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【例1】 已知线段AB 在平面α外,A 、B 两点到平面α的距离分别为1和3,则线段AB 的中点到平
面α的距离为( ) A .1 B .2
C .1或2
D .0或1
【例2】 ABC ∆的三个顶点A B C ,,到平面α的距离分别为234,,,且它们在平面α的同一侧, 则
ABC ∆的重心到平面α的距离为___________.
【例3】 如图,正方体1111ABCD A B C D -的棱长为1,E 是11A B 的中点.求E 到平面11ABC D 的距离.
【例4】 如图,在梯形ABCD 中,AB ∥CD ,90DAB ∠=,AD a =,PD ⊥面ABCD ,PD a =,求
点D 到平面PAB 的距离.
O
E
A 1
D 1
C 1
B 1
D
C
B
A
H
A
C
B
D
P 典例分析
板块一.点到平面的距离问题
【例5】 如图,在正三棱柱111ABC A B C -中,1AB =,若二面角1C AB C --的大小为60,求点C 到面
1ABC 的距离.
【例6】 (2007湖北文5)在棱长为1的正方体1
2
PD AB =
中,E 、F 分别为棱1AA 、1BB 的中点,G 为棱11A B 上的一点,且()101AG λλ=≤≤,则点G 到平面1D EF 的距离为( ) A
B
C
D
【例7】 (2007湖北文5)
在棱长为1的正方体1111ABCD A B C D -中,E 、F 分别为棱1AA 、1BB 的中点,G 为棱11A B 上
的一点,且()101AG λλ=≤≤,则点G 到平面1D EF 的距离为( ) A
B
C
D
【例8】 (2007江苏14)正三棱锥P ABC -高为2,侧棱与底面所成角为45︒,则点A 到侧面PBC 的
E
D
C 1
B 1A 1
C
B
A A
A 1
A
B
C
D
E
距离是 .
【例9】 四棱锥P ABCD -的底面是边长为a 的菱形,且60BCD ∠=,PD ⊥平面ABCD ,PD a =,E
是PA 中点.求点E 到平面PCD 的距离.
【例10】 如图,已知P 为ABC ∆外一点,PO ⊥平面ABC ,垂足为O ,
⑴若PA 、PB 、PC 两两垂直,求证:O 为ABC ∆的垂心; ⑵若PA PB PC ==,求证:O 为ABC ∆的外心.
⑶若PA 、PB 、PC 两两垂直,且PA PB PC a ===,求P 点到平面ABC 的距离.
【例11】 如右图,是一个边长为a 的正方体1111ABCD A B C D -,
⑴求证:1AC ⊥平面1A BD ; ⑵求A 点到平面1A BD 的距离.
【例12】 已知长方体1111ABCD A B C D -中,棱1AB AD ==,棱12AA =.
⑴求点1A 到平面11AB D 的距离.
⑵连结1A B ,过点A 作1A B 的垂线交1BB 于E ,交1A B 于F .
A
O
C
B
A
P
A
A 1
①求证:1BD ⊥平面EAC ; ②求点D 到平面11A BD 的距离.
H
O
A
B
C
D
A 1
B 1
C 1
D 1。