探究点三 利用空间向量证明平行关系 问题 怎样利用向量证明空间中的平行关系?
答案 可以按照下列方法证明空间中的平行关系. 线线 设直线 l1、l2 的方向向量分别是 a、b,则要证明 平行 l1∥l2,只需证明 a∥b,即 a=kb (k∈R) ①设直线 l 的方向向量是 a,平面 α 的法向量是 线面 u,则要证明 l∥α,只需证明 a⊥u,即 a·u=0; 平行 ②根据线面平行判定定理在平面内找一个向量 与已知直线的方向向量是共线向量即可;
则有 D(0,0,0),A(2,0,0),C(0,2,0),C1(0,2,2), E(2,2,1),F(0,0,1),B1(2,2,2), 所以F→C1=(0,2,1),D→A=(2,0,0),A→E=(0,2,1). 设 n1=(x1,y1,z1)是平面 ADE 的法向量, 则 n1⊥D→A,n1⊥A→E,
∴平面 ABC 的一个法向量为 n=(1,1,1).
例 1 根据下列条件,判断相应的线、面位置关系: (1)直线 l1,l2 的方向向量分别是 a=(1,-3,-1), b=(8,2,2); (2)平面 α,β 的法向量分别是 u=(1,3,0),v=(-3,-9,0); (3)直线 l 的方向向量,平面 α 的法向量分别是 a=(1, -4,-3),u=(2,0,3); (4)直线 l 的方向向量,平面 α 的法向量分别是 a=(3,2,1), u=(-1,2,-1).
因为 p·v=(xa+yb)·v=xa·v+yb·v=0, 即平面 β 的法线与平面 α 内任一直线垂直. 所以平面 β 的法向量也是平面 α 的法向量,即 u∥v. 因此,α∥β.
小结 在“平面与平面平行的判定定理”的证明过程中突 出了直线的方向向量和平面的法向量的作用.以后我们用 向量证明有关结论时,直线的方向向量和平面的法向量是 重要的工具.