题目
求过点 (-1,0,4), 平行于平面 3x-4y+z=0 且与直线 +1=y-3=dfrac (z)(2) 相交的直线方程.

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查空间直线与平面的位置关系、直线方程的求解,以及两直线相交的条件。
解题核心思路:
- 方向向量与平面平行:所求直线的方向向量需与平面法向量垂直,即满足点积为零。
- 两直线相交条件:通过参数法联立两直线方程,解出参数关系,确定方向向量。
破题关键点:
- 平面法向量:平面方程为$3x-4y+z=0$,法向量为$\vec{n}=(3,-4,1)$。
- 方向向量约束:所求直线方向向量$\vec{s}=(s_1,s_2,s_3)$需满足$3s_1 -4s_2 +s_3=0$。
- 联立方程求解:通过联立两直线方程,消去参数,解出方向向量。
步骤1:确定给定直线的方向向量
给定直线方程为$x+1=y-3=\dfrac{z}{2}$,其参数方程可写为:
$\begin{cases}x = -1 + t \\y = 3 + t \\z = 0 + 2t\end{cases}$
因此,方向向量为$\vec{v}=(1,1,2)$。
步骤2:设定所求直线的方向向量
设所求直线方向向量为$\vec{s}=(s_1,s_2,s_3)$,需满足:
$3s_1 -4s_2 +s_3 = 0 \quad \text{(与平面平行)}$
步骤3:联立方程求参数关系
所求直线过点$P(-1,0,4)$,参数方程为:
$\begin{cases}x = -1 + s_1 t \\y = 0 + s_2 t \\z = 4 + s_3 t\end{cases}$
给定直线上的点可表示为$(-1 + k, 3 + k, 2k)$。联立两直线方程:
- $-1 + s_1 t = -1 + k \implies k = s_1 t$
- $s_2 t = 3 + k \implies s_2 t = 3 + s_1 t \implies 3 = (s_2 - s_1) t$
- $4 + s_3 t = 2k \implies 4 + s_3 t = 2s_1 t \implies t(2s_1 - s_3) = 4$
步骤4:解方程组确定方向向量
联立方程:
$\begin{cases}3s_1 -4s_2 +s_3 = 0 \\10s_1 -4s_2 -3s_3 = 0\end{cases}$
解得$s_2 = \dfrac{19}{16}s_1$,$s_3 = \dfrac{7}{4}s_1$。取$s_1=16$,得方向向量$\vec{s}=(16,19,28)$。