题目
直线 (x-1)/(-1) = (y-1)/(0) = (z-1)/(1) 与平面 2x + y - z + 4 = 0 的夹角为()A. (pi)/(6);B. (pi)/(3);C. (pi)/(4);D. (pi)/(2).
直线 $\frac{x-1}{-1} = \frac{y-1}{0} = \frac{z-1}{1}$ 与平面 $2x + y - z + 4 = 0$ 的夹角为()
A. $\frac{\pi}{6}$;
B. $\frac{\pi}{3}$;
C. $\frac{\pi}{4}$;
D. $\frac{\pi}{2}$.
题目解答
答案
B. $\frac{\pi}{3}$;
解析
本题考查直线与平面夹角的计算,核心思路是利用直线的方向向量与平面法向量的关系。关键点在于:
- 确定直线的方向向量和平面的法向量;
- 通过向量点积公式计算两向量夹角的余弦值;
- 利用三角函数关系将直线与平面的夹角转化为上述角度的余角。
步骤1:确定方向向量与法向量
- 直线方向向量:由直线方程 $\frac{x-1}{-1} = \frac{y-1}{0} = \frac{z-1}{1}$,方向向量为 $\mathbf{s} = (-1, 0, 1)$。
- 平面法向量:由平面方程 $2x + y - z + 4 = 0$,法向量为 $\mathbf{n} = (2, 1, -1)$。
步骤2:计算点积与模长
- 点积:$\mathbf{s} \cdot \mathbf{n} = (-1) \times 2 + 0 \times 1 + 1 \times (-1) = -3$,绝对值为 $3$。
- 模长:
- $|\mathbf{s}| = \sqrt{(-1)^2 + 0^2 + 1^2} = \sqrt{2}$,
- $|\mathbf{n}| = \sqrt{2^2 + 1^2 + (-1)^2} = \sqrt{6}$。
步骤3:计算夹角的正弦值
直线与平面夹角 $\theta$ 的正弦值为:
$\sin\theta = \frac{|\mathbf{s} \cdot \mathbf{n}|}{|\mathbf{s}| \cdot |\mathbf{n}|} = \frac{3}{\sqrt{2} \cdot \sqrt{6}} = \frac{3}{2\sqrt{3}} = \frac{\sqrt{3}}{2}.$
步骤4:求角度
由 $\sin\theta = \frac{\sqrt{3}}{2}$,得 $\theta = \frac{\pi}{3}$。