高中数学 第三章 空间向量与立体几何 3.5 平面的法向量课件 湘教版选修21.ppt

3 5平面的法向量 3 5 课堂互动讲练 知能优化训练 课前自主学案 学习目标 1 理解平面的法向量的定义 会求平面的法向量 2 能运用平面的法向量证明平行与垂直问题 课前自主学案 1 如果一条直线l与平面 内的 直线都垂直 那么就称l与平面 垂直 2 如果一条直线垂直于一个平面内两条 直线 那么这条直线就与这个平面垂直 3 在平面内的一条直线 如果它和这个平面的一条斜线的射影 那么它也和这条斜线 所有 相交 垂直 垂直 1 平面的法向量与平面 的 向量称为 的法向量 平面的法向量可以代表平面的方向 2 空间中垂直关系的向量表示 垂直 非零 a b a u u v 一个平面的法向量唯一吗 提示 不唯一 思考感悟 课堂互动讲练 若要求出一个平面的法向量 一般要建立空间直角坐标系 然后用待定系数法求解 一般步骤为 1 设出平面法向量n x y z 2 找出 求出 平面内的两个不共线向量a a1 b1 c1 b a2 b2 c2 已知 abc的三个顶点的坐标分别为a 1 2 3 b 2 0 1 c 3 2 0 试求出平面abc的一个法向量 名师点评 任一平面的法向量有无数多个 自我挑战1已知点a 3 0 0 b 0 4 0 c 0 0 5 求平面abc的单位法向量 用向量法证明线面垂直 设a表示一条直线的方向向量 n是平面的法向量 1 a n 则线面垂直 2 在面内找到两条不共线的直线 分别求出它们的方向向量b c 只需证明a b a c 如图所示 在正方体abcd a1b1c1d1中 e f分别是bb1 d1b1的中点 求证 ef 平面b1ac 思路点拨 证明线面垂直可以转化为线线垂直 也可以证直线的方向向量与平面的法向量平行 证明 法一 设a1b1的中点为g 连接eg fg a1b 则fg a1d1 eg a1b a1d1 平面aa1b1b fg 平面aa1b1b a1b ab1 eg ab1 ef ab1 同理ef b1c 又ab1 b1c b1 ef 平面b1ac 名师点评 1 法一用传统的几何法证明 利用线面垂直的性质及判定 需添加辅助线 法二选基底 将相关向量用基底表示出来 然后利用向量的计算来证明 法三 法四建立空间直角坐标系 利用向量 且将向量的运算转化为实数 坐标 的运算 以达到证明的目的 2 几何的综合推理有时技巧性较强 而向量代数运算属程序化操作 规律性较强 但有时运算量大 两种处理方法各有优点 不能偏废 用空间向量证明面面垂直 1 根据面面垂直的判定定理转化为证相应的线面垂直 线线垂直 2 证明两个平面的法向量互相垂直 在正棱锥p abc中 三条侧棱两两垂直 g是 pab的重心 e f分别为bc pb上的点 且be ec pf fb 1 2 求证 1 平面efg 平面pbc 2 eg bc pg eg 思路点拨 面面垂直可转化为线面垂直或两平面的法向量相互垂直来证明 证明 1 法一 如图 以三棱锥的顶点p为原点 以pa pb pc所在直线分别作为x轴 y轴 z轴建立空间直角坐标系 令pa pb pc 3 则a 3 0 0 b 0 3 0 c 0 0 3 e 0 2 1 f 0 1 0 g 1 1 0 p 0 0 0 名师点评 证明面面垂直通常有两种方法 一是利用面面垂直的判定定理 转化为线面垂直 线线垂直去证明 二是证明两个平面的法向量互相垂直 1 方