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谈谈异面直线之间距离的求法

时间:2024-01-27 09:15:01 来源:网友投稿

谢琴琴

求异面直线之间的距离问题具有较强的抽象性.在面对此类问题时,很多同学常常感到无从下手.其实,求两条异面直线之间的距离,关键是要找到两条异面直线的公垂线,将问题转化为平面几何问题来求解.本文主要介绍两条异面直线之间距离的几种求法,供大家学习、参考.

一、定义法

异面直线是指在空间内既不平行也不相交的两条直线.而异面直线之间的距离就是同时垂直于两条直线的线段的长度,即公垂线的长度.运用定义法求异面直线之间的距离,需根据几何图形的结构特征作出公垂线,再将公垂线视为某个三角形、平行四边形、矩形的一条边,运用正余弦定理、勾股定理、矩形的性质等求公垂线的长度.

例1.已知正方体 ABCD -A′B′C′D′的棱长为1,求异面直线 DA′与AC 之间的距离.

运用定义法求异面直线之间的距离,先要作出异面直线的公垂线.在本题中,A′C ⊥ OE 、OE ⊥面A′CD ,即可证明 OE 同时垂直于 DA′和AC 两条直线.然后将 OE 放置在直角三角形中,根据三角形的面积公式求出 OE 的长度,即为异面直线 DA′与AC 之间的距离.

二、向量法

运用向量法求异面直线之间的距离,要根据几何图形的结构特征,建立合适的空间直角坐标系,并给各个线段赋予方向,将各点、线段、平面用坐标表示出来,就可以通过向量的坐标运算,求得异面直线之间的距离.

例2.在长方体 ABCD -A1B1C1D1中,AB =4,AD =3, AA1=2,M,N 分别为 DC、BB1的中点,求异面直线 MN与A1B 之间的距离.

先设出异面直线公垂线的方向向量;
然后在两直 线上各取一点 A、B ,求出向量AB ;
再求出AB 在公垂 线方向向量上的射影,即可求得两条异面直线之间的 距离.

三、函数最值法

异面直线之间的距离,也就是两条直线上的两个 点之间距离的最小值,我们可以将问题看作最值问 题,把两条异面直线之间的距离表示成某一个变量的 函数,通过求其最小值,来解答异面直线之间的距离 问题.

设出变量,将公垂线的长用函数表示出来,便可將问题转化为函数最值问题,这样将数与形相结合,便可快速求得异面直线之间的距离.

总之,上述三种方法都是较为常用的方法,针对不同的条件问题,选用最为合适的方法求解,才能简化解题的过程,降低解题的难度.

(作者单位:江苏省如皋市搬经中学)

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