题目
直线 L_1: (x-2)/(3) = (y+1)/(-2) = (z-3)/(6) 与直线 L_2: {x+2y=1 y+z=-2. 的位置关系为().A. 不确定B. 相交C. 异面D. 平行
直线 $L_1: \frac{x-2}{3} = \frac{y+1}{-2} = \frac{z-3}{6}$ 与直线 $L_2: \left\{\begin{array}{l}x+2y=1 \\ y+z=-2\end{array}\right.$ 的位置关系为().
A. 不确定
B. 相交
C. 异面
D. 平行
题目解答
答案
B. 相交
解析
考查要点:本题主要考查空间中两直线位置关系的判断,涉及方向向量的计算、直线参数方程的建立以及联立方程求解公共点的能力。
解题核心思路:
- 方向向量判断平行性:分别求出两直线的方向向量,若存在比例关系则平行,否则不平行。
- 联立方程判断相交性:将一条直线的参数方程代入另一条直线的平面方程组,若存在唯一解则相交,否则为异面。
破题关键点:
- 方向向量的确定:对称式直线直接读取方向向量,联立平面方程的直线需通过法向量叉乘求方向向量。
- 参数方程的代入验证:通过参数方程代入联立方程组,验证是否存在公共点。
步骤1:求方向向量
- 直线$L_1$的方向向量:由对称式$\frac{x-2}{3} = \frac{y+1}{-2} = \frac{z-3}{6}$,直接得$\mathbf{d_1} = (3, -2, 6)$。
- 直线$L_2$的方向向量:联立平面$x+2y=1$和$y+z=-2$,法向量分别为$\mathbf{n_1}=(1,2,0)$和$\mathbf{n_2}=(0,1,1)$。方向向量$\mathbf{d_2} = \mathbf{n_1} \times \mathbf{n_2} = \begin{vmatrix}\mathbf{i}&\mathbf{j}&\mathbf{k}\\1&2&0\\0&1&1\end{vmatrix} = (2, -1, 1)$。
步骤2:判断平行性
检查$\mathbf{d_1}$与$\mathbf{d_2}$是否成比例:
- 若存在$k$使得$(3, -2, 6) = k(2, -1, 1)$,则需满足$3=2k$,$-2=-k$,$6=k$。由$-2=-k$得$k=2$,但$3 \neq 2 \times 2$,故不平行。
步骤3:判断相交性
-
建立$L_1$的参数方程:设参数为$t$,则:
$\begin{cases} x = 2 + 3t \\ y = -1 - 2t \\ z = 3 + 6t \end{cases}$ -
代入$L_2$的方程组:
- 代入$x + 2y = 1$:
$(2 + 3t) + 2(-1 - 2t) = 1 \implies 2 + 3t - 2 - 4t = 1 \implies -t = 1 \implies t = -1$ - 验证$y + z = -2$:
当$t = -1$时,$y = -1 - 2(-1) = 1$,$z = 3 + 6(-1) = -3$,则$y + z = 1 + (-3) = -2$,满足方程。
- 代入$x + 2y = 1$:
-
结论:存在公共点$(-1, 1, -3)$,故两直线相交。