题目
【】7、平面pi:x-y-z+1=0与直线L:}x+y+3z=0x-y-z=0的位置关系是A. 直线L与平面π平行;B. 直线L与平面π垂直;C. 直线L在平面π内;D. 直线L与平面π只有一个交点,但不垂直.
【】7、平面$\pi:x-y-z+1=0$与直线$L:\begin{cases}x+y+3z=0\\x-y-z=0\end{cases}$的位置关系是
A. 直线L与平面π平行;
B. 直线L与平面π垂直;
C. 直线L在平面π内;
D. 直线L与平面π只有一个交点,但不垂直.
题目解答
答案
A. 直线L与平面π平行;
解析
考查要点:本题主要考查空间几何中直线与平面的位置关系判断,涉及法向量、方向向量的计算,以及点与平面位置关系的验证。
解题核心思路:
- 确定直线方向向量:直线由两平面交线确定,其方向向量为两平面法向量的叉积。
- 判断直线与平面的相对位置:
- 若直线方向向量与平面法向量垂直,则直线可能与平面平行或在平面内。
- 验证直线上是否存在点在平面上,若存在则直线在平面内,否则平行。
- 排除其他选项:通过方向向量与法向量是否平行判断是否垂直,通过交点情况排除相交可能性。
破题关键点:
- 方向向量与法向量的点积为零,说明直线与平面平行或在平面内。
- 验证直线上点是否在平面内,排除“直线在平面内”的情况。
步骤1:求直线L的方向向量
直线L由平面$x+y+3z=0$和$x-y-z=0$的交线确定,其方向向量$\mathbf{d}$为两平面法向量的叉积:
- 平面$x+y+3z=0$的法向量$\mathbf{n_1}=(1,1,3)$,
- 平面$x-y-z=0$的法向量$\mathbf{n_2}=(1,-1,-1)$,
- 叉积计算:
$\mathbf{d} = \mathbf{n_1} \times \mathbf{n_2} = \begin{vmatrix} \mathbf{i} & \mathbf{j} & \mathbf{k} \\ 1 & 1 & 3 \\ 1 & -1 & -1 \end{vmatrix} = (2,4,-2).$
步骤2:判断方向向量与平面π的法向量关系
平面π的法向量$\mathbf{n}=(1,-1,-1)$,计算点积:
$\mathbf{d} \cdot \mathbf{n} = 2 \cdot 1 + 4 \cdot (-1) + (-2) \cdot (-1) = 2 -4 +2 = 0.$
点积为零,说明直线方向向量与平面法向量垂直,直线可能与平面平行或在平面内。
步骤3:验证直线是否在平面内
取直线L上的点$(-1,-2,1)$(通过解方程组$x+y+3z=0$和$x-y-z=0$得到),代入平面π的方程:
$(-1) - (-2) -1 +1 = -1 +2 -1 +1 = 1 \neq 0.$
该点不在平面π上,因此直线L不在平面内。
步骤4:排除其他选项
- 方向向量与法向量不平行,排除垂直(选项B)。
- 直线与平面无交点(若平行),排除“只有一个交点”(选项D)。
结论:直线L与平面π平行。