二、判断题(共10题,20.0分)30.(判断题,2.0分)过三点A(1,1,-1),B(-2,-2,2)和C(1,0,2)的平面方程为2x-3y-z=0.A 对B 错
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查空间几何中平面方程的求解方法,涉及向量叉积的应用及平面方程的建立。
解题核心思路:
- 确定平面内的两个向量:通过已知三点坐标,构造两个向量。
- 计算法向量:利用向量叉积求出平面的法向量。
- 建立平面方程:结合法向量和已知点,代入平面方程的一般形式验证。
破题关键点:
- 正确计算向量叉积,确保法向量方向无误。
- 代入点验证方程,确认所有点均满足方程。
步骤1:构造平面内的两个向量
- 向量 $\overrightarrow{AB} = B - A = (-2-1, -2-1, 2+1) = (-3, -3, 3)$
- 向量 $\overrightarrow{AC} = C - A = (1-1, 0-1, 2+1) = (0, -1, 3)$
步骤2:计算法向量
通过叉积 $\overrightarrow{AB} \times \overrightarrow{AC}$ 得到法向量:
$\begin{aligned}\overrightarrow{AB} \times \overrightarrow{AC} &= \begin{vmatrix}\mathbf{i} & \mathbf{j} & \mathbf{k} \\-3 & -3 & 3 \\0 & -1 & 3\end{vmatrix} \\
&= \mathbf{i}[(-3)(3) - (3)(-1)] - \mathbf{j}[(-3)(3) - (3)(0)] + \mathbf{k}[(-3)(-1) - (-3)(0)] \\
&= -6\mathbf{i} + 9\mathbf{j} + 3\mathbf{k} = (-6, 9, 3)
\end{aligned}$
简化法向量:将法向量除以 $-3$,得 $(2, -3, -1)$。
步骤3:建立平面方程
使用点 $A(1, 1, -1)$ 和法向量 $(2, -3, -1)$,代入平面方程形式 $a(x - x_0) + b(y - y_0) + c(z - z_0) = 0$:
$2(x - 1) - 3(y - 1) - 1(z + 1) = 0$
展开并整理:
$2x - 2 - 3y + 3 - z - 1 = 0 \implies 2x - 3y - z = 0$
步骤4:验证三点是否满足方程
- 点 $A(1,1,-1)$:$2(1) - 3(1) - (-1) = 0$
- 点 $B(-2,-2,2)$:$2(-2) - 3(-2) - 2 = 0$
- 点 $C(1,0,2)$:$2(1) - 3(0) - 2 = 0$
所有点均满足方程,故原题判断正确。