直线L_(1):} x+2y-z-7=0 -2x+y+z-7=0 为异面直线
A. $L_{1} \perp L_{2}$
B. $L_{1} \parallel L_{2}$
C. $L_{1}$与$L_{2}$相交但不垂直
D. $L_{1}$与$L_{2}$为异面直线
题目解答
答案
解析
考查要点:本题主要考查空间直线的位置关系判断,涉及方向向量的求解、直线间平行性判定及重合性验证。
解题核心思路:
- 确定两条直线的方向向量:通过两平面方程的法向量叉积计算。
- 判断方向向量关系:若方向向量平行,则直线可能平行或重合。
- 验证是否重合:取直线上的某一点代入另一条直线的方程,若不满足则为平行。
破题关键点:
- 方向向量的计算需准确应用叉积公式。
- 平行性判定需确认方向向量成比例关系。
- 重合性验证需通过具体点的代入检验。
直线$L_1$的方向向量$\mathbf{d}_1$
$L_1$由平面$x+2y-z-7=0$和$-2x+y+z-7=0$的交线构成。两平面法向量分别为$\mathbf{n}_1=(1,2,-1)$和$\mathbf{n}_2=(-2,1,1)$,方向向量为叉积:
$\mathbf{d}_1 = \mathbf{n}_1 \times \mathbf{n}_2 = \begin{vmatrix}\mathbf{i} & \mathbf{j} & \mathbf{k} \\1 & 2 & -1 \\-2 & 1 & 1\end{vmatrix} = (3,1,5).$
直线$L_2$的方向向量$\mathbf{d}_2$
$L_2$由平面$3x+6y-3z-8=0$和$2x-y-z=0$的交线构成。两平面法向量分别为$\mathbf{n}_3=(3,6,-3)$和$\mathbf{n}_4=(2,-1,-1)$,方向向量为叉积:
$\mathbf{d}_2 = \mathbf{n}_3 \times \mathbf{n}_4 = \begin{vmatrix}\mathbf{i} & \mathbf{j} & \mathbf{k} \\3 & 6 & -3 \\2 & -1 & -1\end{vmatrix} = (-9,-3,-15) = -3\mathbf{d}_1.$
判断直线关系
- 方向向量平行:$\mathbf{d}_2 = -3\mathbf{d}_1$,说明两直线方向相同或相反。
- 验证是否重合:取$L_2$上的点$(0, \frac{8}{9}, -\frac{8}{9})$代入$L_1$的方程:
- 第一方程:$0 + 2 \cdot \frac{8}{9} - (-\frac{8}{9}) -7 = \frac{24}{9} -7 \neq 0$,不满足。
- 因此,两直线不重合,平行。