空间距离可分解为七种:两点间的距离,点到直线的距离,两平行线间的距离,两异面直线间的距离,点到平面的距离,平行于一个平面的直线到此平面的距离,两平行平面间的距离。这七种求法基本上都是转化两点间的距离来求,因此,会求空间两点间的距离是基础,求点到直线和点到平面的距离是重点,求两条异面直线间的距离是难点。本文提供求异面直线距离的几种策略,以突破难点。
求异面直线距离高考只要求已给出公垂线段的题型,下面通过一例正方体中异面直线的距离的求法加以说明。
题目:如***,已知正方体ABCD―A B C D 的棱长为a,求异面直线BD与B C的距离。
解法1:连接AC交BD的中点O,取CC 的中点M,连接BM交B C于E,连接AC ,则OM∥AC ,过E作EF∥OM交OB于F,则EF∥AC ,又斜线AC 在平面ABCD内的射影为AC,BDAC,BDAC ,EFBD。同理AC B C,EFB C,EF为BD与B C的公垂线。由于M为CC 的中点,MEC∽BEB ,MC∶BB =ME∶BE=1∶2,BM= a,BE= MB= a,EF∥OM,BF∶BO=BE∶BM= ,故BF= OB= a,EF= = a。
解法2:(转化为直线到平面的距离)BD∥平面B D C,B C?奂平面B D C,故BD与B C的距离就是BD到平面B D C的距离,由V =V ,即 • ( a) h= • a •a,因而h= a。
解法3:(转化为两平行平面间的距离)易证:平面B D C∥平面A BD,AC 平面A BD。用体积法易证A到平面A BD的距离为 a,同理可知C 到平面B D C的距离为 a,而A C= a,故两平行平面间的距离为 a。
解法4:(垂面法)如***,BD∥平面B D C,B D A C ,B D OO ,B D 面OO C C,面OO C C∩面B D C=O C,O ∈B D ,故O到面B D C的距离为Rt 斜边上的高,h= = = a。
解法5:(极值法)如***,在B C上取一点M,作MEBC交BC于E,过E作ENBD交BD于N,易知MN为BD与B C的公垂线时,MN最小。设BE=x,CE=ME=a-x,EN= x,MN= = = ,当x= a时,MN= a。
解法6:(向量法)如***,以D为坐标原点建立空间直角坐标系,由已知,则D(0,0,0),B(a,a,0),C(0,a,0),B (a,a,a),设M(m,m,0),N(n,a,n),则 =(n-m,a-m,n), =(a,0,a), =(a,a,0)。由于 且 ,因而a(n-m)+a(a-m)=0且a(n-m)+an=0。解得m= a,n= a,因而M( a, a,0),N( a,a, a),故| |= = a。
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