题目
三、简答题(共2题,20.0分)18.(简答题,10.0分)求过点(3,2,1)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.
三、简答题(共2题,20.0分)
18.(简答题,10.0分)
求过点(3,2,1)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 $(3, 2, 1)$ 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,我们需要确定该直线的方向向量。该方向向量必须满足两个条件:与平面的法向量垂直,与直线的方向向量垂直。
1. **求平面的法向量:**
平面 $3x + 4y - z + 6 = 0$ 的法向量 $\mathbf{n}$ 为 $(3, 4, -1)$。
2. **求直线的方向向量:**
直线 $\frac{x-3}{1} = \frac{y+2}{4} = \frac{z}{1}$ 的方向向量 $\mathbf{d_1}$ 为 $(1, 4, 1)$。
3. **求所求直线的方向向量:**
所求直线的方向向量 $\mathbf{d}$ 必须与 $\mathbf{n}$ 垂直,也与 $\mathbf{d_1}$ 垂直。因此,$\mathbf{d}$ 可以通过计算 $\mathbf{n}$ 和 $\mathbf{d_1}$ 的叉积得到:
\[
\mathbf{d} = \mathbf{n} \times \mathbf{d_1} = \begin{vmatrix} \mathbf{i} & \mathbf{j} & \mathbf{k} \\ 3 & 4 & -1 \\ 1 & 4 & 1 \end{vmatrix} = \mathbf{i}(4 \cdot 1 - (-1) \cdot 4) - \mathbf{j}(3 \cdot 1 - (-1) \cdot 1) + \mathbf{k}(3 \cdot 4 - 4 \cdot 1) = \mathbf{i}(4 + 4) - \mathbf{j}(3 + 1) + \mathbf{k}(12 - 4) = 8\mathbf{i} - 4\mathbf{j} + 8\mathbf{k} = (8, -4, 8)
\]
我们可以将方向向量简化为 $(2, -1, 2)$。
4. **写出直线方程:**
过点 $(3, 2, 1)$ 且方向向量为 $(2, -1, 2)$ 的直线方程为:
\[
\frac{x-3}{2} = \frac{y-2}{-1} = \frac{z-1}{2}
\]
因此,所求直线的方程为 $\boxed{\frac{x-3}{2} = \frac{y-2}{-1} = \frac{z-1}{2}}$。
解析
步骤 1:确定平面的法向量
平面 $3x + 4y - z + 6 = 0$ 的法向量 $\mathbf{n}$ 为 $(3, 4, -1)$。
步骤 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 $\mathbf{d_1}$ 为 $(1, 4, 1)$。
步骤 3:求所求直线的方向向量
所求直线的方向向量 $\mathbf{d}$ 必须与 $\mathbf{n}$ 垂直,也与 $\mathbf{d_1}$ 垂直。因此,$\mathbf{d}$ 可以通过计算 $\mathbf{n}$ 和 $\mathbf{d_1}$ 的叉积得到:
\[ \mathbf{d} = \mathbf{n} \times \mathbf{d_1} = \begin{vmatrix} \mathbf{i} & \mathbf{j} & \mathbf{k} \\ 3 & 4 & -1 \\ 1 & 4 & 1 \end{vmatrix} = \mathbf{i}(4 \cdot 1 - (-1) \cdot 4) - \mathbf{j}(3 \cdot 1 - (-1) \cdot 1) + \mathbf{k}(3 \cdot 4 - 4 \cdot 1) = \mathbf{i}(4 + 4) - \mathbf{j}(3 + 1) + \mathbf{k}(12 - 4) = 8\mathbf{i} - 4\mathbf{j} + 8\mathbf{k} = (8, -4, 8) \]
我们可以将方向向量简化为 $(2, -1, 2)$。
步骤 4:写出直线方程
过点 $(3, 2, 1)$ 且方向向量为 $(2, -1, 2)$ 的直线方程为:
\[ \frac{x-3}{2} = \frac{y-2}{-1} = \frac{z-1}{2} \]
平面 $3x + 4y - z + 6 = 0$ 的法向量 $\mathbf{n}$ 为 $(3, 4, -1)$。
步骤 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 $\mathbf{d_1}$ 为 $(1, 4, 1)$。
步骤 3:求所求直线的方向向量
所求直线的方向向量 $\mathbf{d}$ 必须与 $\mathbf{n}$ 垂直,也与 $\mathbf{d_1}$ 垂直。因此,$\mathbf{d}$ 可以通过计算 $\mathbf{n}$ 和 $\mathbf{d_1}$ 的叉积得到:
\[ \mathbf{d} = \mathbf{n} \times \mathbf{d_1} = \begin{vmatrix} \mathbf{i} & \mathbf{j} & \mathbf{k} \\ 3 & 4 & -1 \\ 1 & 4 & 1 \end{vmatrix} = \mathbf{i}(4 \cdot 1 - (-1) \cdot 4) - \mathbf{j}(3 \cdot 1 - (-1) \cdot 1) + \mathbf{k}(3 \cdot 4 - 4 \cdot 1) = \mathbf{i}(4 + 4) - \mathbf{j}(3 + 1) + \mathbf{k}(12 - 4) = 8\mathbf{i} - 4\mathbf{j} + 8\mathbf{k} = (8, -4, 8) \]
我们可以将方向向量简化为 $(2, -1, 2)$。
步骤 4:写出直线方程
过点 $(3, 2, 1)$ 且方向向量为 $(2, -1, 2)$ 的直线方程为:
\[ \frac{x-3}{2} = \frac{y-2}{-1} = \frac{z-1}{2} \]