两条异面直线距离的四种求法

4  2

福建中学数学 

20 0 9年第 6 期 

两条异面直线距离 的四种 求法 

白振志  黑龙 江五常市职教 中心学校 ( 5 2 0) 10 0  

两条异面直线距 离求法是高 中立体几何难点 之 

距离就是二异面直线 的距离.   例 3正方体 A C B D—ABcDI ,棱长为 1 1,l 中   ,求  异面直线 A 与 BC的距离. DI     解 。A lI C . B I BC .D1 I ’ B C 与 1 

确定平面 B CB =口, C 1.   BCI I ,AD与 A j   ID   A I D 确定平 

面 A DI = , D A      

它在高 中立体几何 中占有重要地位 。下面介 绍 

异面直线距 离的四种求法 ,以拓展解题思路 .提 高  思维效 率.   1 .定义 法  找 出二异面直线距离的公垂线 。之后 求出公 垂  线段的长度.   例 1正方体 A C B D—ABCDi   i 中棱长 为 1 ,求异  面直线 AD 与 B l 1  B 的距离.  

则平面 0l 5l 平面  ,口与  距离 为 } BI . A =1 

解 ‘A l tt ・ 1 上AD , ‘B  

A1   -BBI. Bi j  

・ . .

二异面直线 

与B   C之间距离为 1 .  

适用范围 :二平面之 间距离易于 求解 的题型.  

4 .空间坐标系法  A   引理 设平面  的法 向量 为 N , B∈a。A仨   a. 则点 A到平面 口的距离 d=L—一 .  

1 l Ⅳ  

A   异 面 直 线 AD 1 是 B I 与  与 B  B 之间距离 d=AB  . l1i   J =1

肋  的公垂线 ,  

.  . 

1 .     l

适用范围 :适用于容易找 出公垂线段 ,且 公垂  线段的长度易于求解 的题型.  

证明 作A a O上 垂足为0,f , \ 0       : ,则

、   ,  

2 .化为平行线面距离法 

a、 b 异面直线 ,在 b 取点 M ,过  做  是 上 Cl l   a,设 b、C 确定平面  ,则 a¨ ,a与  的距    离就是二异面直线的距离.   例 2正方体 A C B D—ABCD 中,棱长为 1  I.I ,求  异面直线 A   A 的距 离. D与 i     分析 此题很难找 到公垂线 。  

所 以不能用 定义 法.  

A A I B1I OI o 0, B・ O= A .A ・ s   c

A l ,A O l N O=2 , N  

. 

在一 A O上的投影数量为 

AB . AO 

c os   : —

l     AOl

A . B AN  2AB . 。  

l N{ 2  

ll l  I   Ⅳ

解 ‘ DIC, .  B I 。 I   A  

・ . .

l   A  

・ .

。 : l l , ol        

A Il B 1I  D_ 面 CA ,

・ . .

A   面 口 l 的距 离就 是 异面直 线 D 与  D到 c   l

. 

到平面 口的距离 d= L 

I .I     

1 I     N

.  

G 的距离 ,即点 A到面 AB 1 IC 的距离.  

‘ .

’ 

=  

∞  

定理 设 a、 b 二异面直线 .与 。、b都垂直  是

=> 一 =

. 

三√ )— 1一. . f  d , 1 1 1 z 

4  

.  

的向量为 Ⅳ ,在 口上取一点  ,在 b n 上取一点  ,  

      那 么。异面直线 日、 b 间距离 d=1 . I 之 L B Ⅳn A

. 

≥  

: 

l I    

, 

3  

证 明 b上取一点 0,过 0作 口I   a,口 与 b确  I  

适用范围 :容易求出线面距离的题型.   3 .化成 平行平面 间距离法 

设 口、b 为二异面直线 , a上取点 A. A作  在 过

定平面 口 ,则 l ,在 a上取 点  I    

在 b上取一点 B 设 口的法 向    

量为   ,则  _ , J   _  

j云, _  

al   b,日 与 口确 定平面  , b上取点 B,   I   在 过  作 

bl  I   a.b 与 b   确定平面  ,则面  I , 0与  的  I   5

由 引理 : A到面 0 的距 离  5

20 0 9年第 6 期 

福建中学数 学 

I   I No= 0 AD ・  

4  3

:  

. 

Io    N I  

c’ —   -Ⅳn

I   +Z =0 —  

f l

,  

二一

 

 :  

.  

l   +Y=0 —  

例 4正方体 A C B D—ABCD 中,棱 长为 1 I   . ,求  异面直线 A 1 AG 的距离. D与 l   解 如图 , A 1 一 , 1 , AC =( 1 1 0   D =( 10,)  , 一 , ,)。

设与 一  、一C 都垂直的 向量  =( , z)  A t A 1 D r     y, ,

取 X =1 . N =(, ,)  , ‘ o 111, .

A∈A , A ∈AC , A I 0, ,)  DI l j1 A =( 0 1 ,  

I ‘0 1   Ⅳl    

    } I 4  3 3  

l DI     上Ⅳn A

<  

适用范 围:能建 立空 间坐标系题型.  

l 上    

由以上四种解 法看 出空 间坐标 系法 比前 三种解 

法更 灵活 、方便 、实用.  

巧用符 号与字母理解和 应用整体思想 

林 清  福 建省 福州 第四中学 ( 5 0 9) 300   整体思想是高中数学重要思想方法之一 ,整体思  想 的实质是把一些量看成一个整体去设元 、列式、变 

形 、消元、代入或求值等 .

这样可以使复杂的问题变得 

如在理解公式 s 2 i a=2 i o 时学生容易掌握 , n s  c s n  

但在变形应用为s a= s 譬cs 时学生就难以理  i 2i o  n n

解. 这时可用整体思想 方法将 2 a看成一个整体 口,则 

简单 ,陌生 的问题 变得熟悉。极大方便了学生理解和 

解题 。便于知识的同化和顺应 ,因此整体的好处是显 

s D 2i导 o导学生就容易理解这种倍半关系了. i = s cs n n  

2 整体思想在解方程 ( ) . 组 和不等式 中的应用 

例 1求解不等式程 4 +2   3   ” 一 >0.   解 析  ( 。 2)+2-   一3 ( ) >0 , 运 用 符 号 法  2 O+n 3 2 2 一 >0。将 2 当成一 个整体 ,只需令 口为 f    , 即设 t  >0,原题转化为 同学们 熟悉的一元 二次  =2 不 等 式 t+ f 3   2 一 >0求 解 . 以 , 所 >l或 , 3, 即  <一

2 >1 2 <一 舍去 ..   或   3 .X>0. ‘  

而易见的. 但是学生有理解整体思想上却有难度 , 本文  试图从学生感性的符号与字母入手,通过实例理解和  应用整体思想 ,使学生的数学学习变得简单有趣.  

1 整体思想在公式理解 中的应用 .   () 1 用整体思想理 解立方和 与差公式 的变形应  用. 立方公 式在课标课程 中初 中已经没有了 ,但在高  中教学 中特别是它的变形形式 经常用到 .  

学生在记忆公式 a +b :( +6  一a +b),     a ) b     a 一b :( 6(  6   问题 不大 ,但是在变形      a一 ) +口 +b ) 口

】   I   2   I 1     2     1 1  

例 2求解 方程 1‘ +X =2 . O     0  解 析 本 题若不 用整 体思想 方 法很难 看懂题 目   和 解 题 . 用 整 体 思 想 令 lx 应 g =t.原 方 程 化 为 

l +f0)=2 0 l    0, 即 1 +1 =2 0 0 0,即 1 =1   0 0. 所 以 ,=1 t 1   , =± ,即 lx=± .所 以 X=1 . g 1 0  

应 用 a+ r 3 6 ) j a6 +b ) a :fj 3 b= 日 + j( — jj   , —b Ⅱ —b ) 口 3  

2   1 I     2  

( , ,    a +a b +6 )中却很难理 解 ,用 符号法理解就 简  单的多.  

符号 法如 下 :a +b =( +6(  b   看成      a ) 一a +b ) 口

口+   (+ )  D △ ) 其中 D 为一 个整体表   △ = 口 △( 一 A+   , 口 作 示 a,△也作为一个整体表示 b,a是 a的三 次方 ,    

同理

a是 a 的三次方 , , b是 6  的三次方 . 样只需 口 这  

l   l  

3 整体思想在 函数解 析式 、定义域 、值域 、单  . 调性、 奇偶性中的应用   例 3 已知 f( )   x一 x+1=X +2 1中  ∈(1 l求  一 ,1

厂  的解 析式. ()  

解 析 将  + ) 1当成一个整体 口,  

贝 f() 口 1 +2D 1一 , 0 m :(一) (一 ) 1   

里用 。 填 入 ,△里用 6 填 入就 可方便得 到公式 变  j 3

形 ,学 生也就理解了.   ( )用整体思想理解二倍角公 式中的倍半关 系. 2  

所 以f() X )十2x )   x =f 一1   ( 一1一1,

因为 f( +1=X +2 一1 x )   x 中  ∈ 一, , ( 1 】  1

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福建中学数学 

20 0 9年第 6 期 

两条异面直线距离 的四种 求法 

白振志  黑龙 江五常市职教 中心学校 ( 5 2 0) 10 0  

两条异面直线距 离求法是高 中立体几何难点 之 

距离就是二异面直线 的距离.   例 3正方体 A C B D—ABcDI ,棱长为 1 1,l 中   ,求  异面直线 A 与 BC的距离. DI     解 。A lI C . B I BC .D1 I ’ B C 与 1 

确定平面 B CB =口, C 1.   BCI I ,AD与 A j   ID   A I D 确定平 

面 A DI = , D A      

它在高 中立体几何 中占有重要地位 。下面介 绍 

异面直线距 离的四种求法 ,以拓展解题思路 .提 高  思维效 率.   1 .定义 法  找 出二异面直线距离的公垂线 。之后 求出公 垂  线段的长度.   例 1正方体 A C B D—ABCDi   i 中棱长 为 1 ,求异  面直线 AD 与 B l 1  B 的距离.  

则平面 0l 5l 平面  ,口与  距离 为 } BI . A =1 

解 ‘A l tt ・ 1 上AD , ‘B  

A1   -BBI. Bi j  

・ . .

二异面直线 

与B   C之间距离为 1 .  

适用范围 :二平面之 间距离易于 求解 的题型.  

4 .空间坐标系法  A   引理 设平面  的法 向量 为 N , B∈a。A仨   a. 则点 A到平面 口的距离 d=L—一 .  

1 l Ⅳ  

A   异 面 直 线 AD 1 是 B I 与  与 B  B 之间距离 d=AB  . l1i   J =1

肋  的公垂线 ,  

.  . 

1 .     l

适用范围 :适用于容易找 出公垂线段 ,且 公垂  线段的长度易于求解 的题型.  

证明 作A a O上 垂足为0,f , \ 0       : ,则

、   ,  

2 .化为平行线面距离法 

a、 b 异面直线 ,在 b 取点 M ,过  做  是 上 Cl l   a,设 b、C 确定平面  ,则 a¨ ,a与  的距    离就是二异面直线的距离.   例 2正方体 A C B D—ABCD 中,棱长为 1  I.I ,求  异面直线 A   A 的距 离. D与 i     分析 此题很难找 到公垂线 。  

所 以不能用 定义 法.  

A A I B1I OI o 0, B・ O= A .A ・ s   c

A l ,A O l N O=2 , N  

. 

在一 A O上的投影数量为 

AB . AO 

c os   : —

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A . B AN  2AB . 。  

l N{ 2  

ll l  I   Ⅳ

解 ‘ DIC, .  B I 。 I   A  

・ . .

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・ .

。 : l l , ol        

A Il B 1I  D_ 面 CA ,

・ . .

A   面 口 l 的距 离就 是 异面直 线 D 与  D到 c   l

. 

到平面 口的距离 d= L 

I .I     

1 I     N

.  

G 的距离 ,即点 A到面 AB 1 IC 的距离.  

‘ .

’ 

=  

∞  

定理 设 a、 b 二异面直线 .与 。、b都垂直  是

=> 一 =

. 

三√ )— 1一. . f  d , 1 1 1 z 

4  

.  

的向量为 Ⅳ ,在 口上取一点  ,在 b n 上取一点  ,  

      那 么。异面直线 日、 b 间距离 d=1 . I 之 L B Ⅳn A

. 

≥  

: 

l I    

, 

3  

证 明 b上取一点 0,过 0作 口I   a,口 与 b确  I  

适用范围 :容易求出线面距离的题型.   3 .化成 平行平面 间距离法 

设 口、b 为二异面直线 , a上取点 A. A作  在 过

定平面 口 ,则 l ,在 a上取 点  I    

在 b上取一点 B 设 口的法 向    

量为   ,则  _ , J   _  

j云, _  

al   b,日 与 口确 定平面  , b上取点 B,   I   在 过  作 

bl  I   a.b 与 b   确定平面  ,则面  I , 0与  的  I   5

由 引理 : A到面 0 的距 离  5

20 0 9年第 6 期 

福建中学数 学 

I   I No= 0 AD ・  

4  3

:  

. 

Io    N I  

c’ —   -Ⅳn

I   +Z =0 —  

f l

,  

二一

 

 :  

.  

l   +Y=0 —  

例 4正方体 A C B D—ABCD 中,棱 长为 1 I   . ,求  异面直线 A 1 AG 的距离. D与 l   解 如图 , A 1 一 , 1 , AC =( 1 1 0   D =( 10,)  , 一 , ,)。

设与 一  、一C 都垂直的 向量  =( , z)  A t A 1 D r     y, ,

取 X =1 . N =(, ,)  , ‘ o 111, .

A∈A , A ∈AC , A I 0, ,)  DI l j1 A =( 0 1 ,  

I ‘0 1   Ⅳl    

    } I 4  3 3  

l DI     上Ⅳn A

<  

适用范 围:能建 立空 间坐标系题型.  

l 上    

由以上四种解 法看 出空 间坐标 系法 比前 三种解 

法更 灵活 、方便 、实用.  

巧用符 号与字母理解和 应用整体思想 

林 清  福 建省 福州 第四中学 ( 5 0 9) 300   整体思想是高中数学重要思想方法之一 ,整体思  想 的实质是把一些量看成一个整体去设元 、列式、变 

形 、消元、代入或求值等 .

这样可以使复杂的问题变得 

如在理解公式 s 2 i a=2 i o 时学生容易掌握 , n s  c s n  

但在变形应用为s a= s 譬cs 时学生就难以理  i 2i o  n n

解. 这时可用整体思想 方法将 2 a看成一个整体 口,则 

简单 ,陌生 的问题 变得熟悉。极大方便了学生理解和 

解题 。便于知识的同化和顺应 ,因此整体的好处是显 

s D 2i导 o导学生就容易理解这种倍半关系了. i = s cs n n  

2 整体思想在解方程 ( ) . 组 和不等式 中的应用 

例 1求解不等式程 4 +2   3   ” 一 >0.   解 析  ( 。 2)+2-   一3 ( ) >0 , 运 用 符 号 法  2 O+n 3 2 2 一 >0。将 2 当成一 个整体 ,只需令 口为 f    , 即设 t  >0,原题转化为 同学们 熟悉的一元 二次  =2 不 等 式 t+ f 3   2 一 >0求 解 . 以 , 所 >l或 , 3, 即  <一

2 >1 2 <一 舍去 ..   或   3 .X>0. ‘  

而易见的. 但是学生有理解整体思想上却有难度 , 本文  试图从学生感性的符号与字母入手,通过实例理解和  应用整体思想 ,使学生的数学学习变得简单有趣.  

1 整体思想在公式理解 中的应用 .   () 1 用整体思想理 解立方和 与差公式 的变形应  用. 立方公 式在课标课程 中初 中已经没有了 ,但在高  中教学 中特别是它的变形形式 经常用到 .  

学生在记忆公式 a +b :( +6  一a +b),     a ) b     a 一b :( 6(  6   问题 不大 ,但是在变形      a一 ) +口 +b ) 口

】   I   2   I 1     2     1 1  

例 2求解 方程 1‘ +X =2 . O     0  解 析 本 题若不 用整 体思想 方 法很难 看懂题 目   和 解 题 . 用 整 体 思 想 令 lx 应 g =t.原 方 程 化 为 

l +f0)=2 0 l    0, 即 1 +1 =2 0 0 0,即 1 =1   0 0. 所 以 ,=1 t 1   , =± ,即 lx=± .所 以 X=1 . g 1 0  

应 用 a+ r 3 6 ) j a6 +b ) a :fj 3 b= 日 + j( — jj   , —b Ⅱ —b ) 口 3  

2   1 I     2  

( , ,    a +a b +6 )中却很难理 解 ,用 符号法理解就 简  单的多.  

符号 法如 下 :a +b =( +6(  b   看成      a ) 一a +b ) 口

口+   (+ )  D △ ) 其中 D 为一 个整体表   △ = 口 △( 一 A+   , 口 作 示 a,△也作为一个整体表示 b,a是 a的三 次方 ,    

同理

a是 a 的三次方 , , b是 6  的三次方 . 样只需 口 这  

l   l  

3 整体思想在 函数解 析式 、定义域 、值域 、单  . 调性、 奇偶性中的应用   例 3 已知 f( )   x一 x+1=X +2 1中  ∈(1 l求  一 ,1

厂  的解 析式. ()  

解 析 将  + ) 1当成一个整体 口,  

贝 f() 口 1 +2D 1一 , 0 m :(一) (一 ) 1   

里用 。 填 入 ,△里用 6 填 入就 可方便得 到公式 变  j 3

形 ,学 生也就理解了.   ( )用整体思想理解二倍角公 式中的倍半关 系. 2  

所 以f() X )十2x )   x =f 一1   ( 一1一1,

因为 f( +1=X +2 一1 x )   x 中  ∈ 一, , ( 1 】  1


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