题目
18. (10.0分) 求 过 点 (-2,0,1) 且 与 平 面 3x+4y-z+6=0 平 行 ,又 与 直 线 (x-3)/(1)=(y+2)/(4)=(z)/(1) 垂直的直线方程.
18. (10.0分) 求 过 点 (-2,0,1) 且 与 平 面 3x+4y-z+6=0 平 行 ,又 与 直 线 $\frac{x-3}{1}=\frac{y+2}{4}=\frac{z}{1}$ 垂直的直线方程.
题目解答
答案
为了求过点 $(-2,0,1)$ 且与平面 $3x + 4y - z + 6 = 0$ 平行,又与直线 $\frac{x-3}{1} = \frac{y+2}{4} = \frac{z}{1}$ 垂直的直线方程,我们需要按照以下步骤进行:
1. **确定平面的法向量:**
平面 $3x + 4y - z + 6 = 0$ 的法向量为 $\mathbf{n} = (3, 4, -1)$。
2. **确定直线的方向向量:**
直线 $\frac{x-3}{1} = \frac{y+2}{4} = \frac{z}{1}$ 的方向向量为 $\mathbf{d} = (1, 4, 1)$。
3. **确定所求直线的方向向量:**
所求直线与平面平行,因此其方向向量与平面的法向量垂直。同时,所求直线与已知直线垂直,因此其方向向量与已知直线的方向向量垂直。因此,所求直线的方向向量是平面的法向量与已知直线的方向向量的叉积。
\[
\mathbf{v} = \mathbf{n} \times \mathbf{d} = \begin{vmatrix} \mathbf{i} & \mathbf{j} & \mathbf{k} \\ 3 & 4 & -1 \\ 1 & 4 & 1 \end{vmatrix} = \mathbf{i}(4 \cdot 1 - (-1) \cdot 4) - \mathbf{j}(3 \cdot 1 - (-1) \cdot 1) + \mathbf{k}(3 \cdot 4 - 4 \cdot 1) = \mathbf{i}(4 + 4) - \mathbf{j}(3 + 1) + \mathbf{k}(12 - 4) = 8\mathbf{i} - 4\mathbf{j} + 8\mathbf{k} = (8, -4, 8)
\]
我们可以简化这个方向向量,除以4,得到 $\mathbf{v} = (2, -1, 2)$。
4. **写出直线的方程:**
所求直线过点 $(-2, 0, 1)$ 且方向向量为 $(2, -1, 2)$。因此,直线的参数方程为:
\[
\frac{x + 2}{2} = \frac{y - 0}{-1} = \frac{z - 1}{2}
\]
简化后得到:
\[
\frac{x + 2}{2} = -y = \frac{z - 1}{2}
\]
所以,所求直线的方程为 $\boxed{\frac{x+2}{2} = -y = \frac{z-1}{2}}$。