题目
例1 求连结两点A (1,2,3)和 B(2,-1,4) 的线段的垂直-|||-平分面的方程。 :

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查空间中垂直平分面的方程求解,涉及点到点的距离公式、平面方程的建立以及代数运算能力。
解题核心思路:
垂直平分面的定义是到两点距离相等的所有点的集合。因此,设动点$M(x,y,z)$满足$|AM|=|BM|$,通过展开并化简距离相等的方程,最终得到平面方程。
破题关键点:
- 正确写出点$M$到$A$和$B$的距离表达式;
- 平方消去根号后展开并整理方程;
- 验证法向量是否与线段$AB$的方向向量一致,确保结果正确。
设动点$M(x,y,z)$在垂直平分面上,则$|AM|=|BM|$。根据距离公式:
$\sqrt{(x-1)^2 + (y-2)^2 + (z-3)^2} = \sqrt{(x-2)^2 + (y+1)^2 + (z-4)^2}$
平方两边消去根号:
$(x-1)^2 + (y-2)^2 + (z-3)^2 = (x-2)^2 + (y+1)^2 + (z-4)^2$
展开并整理方程:
左边展开:
$(x^2 - 2x + 1) + (y^2 - 4y + 4) + (z^2 - 6z + 9)$
右边展开:
$(x^2 - 4x + 4) + (y^2 + 2y + 1) + (z^2 - 8z + 16)$
相减并合并同类项:
$(-2x + 4x) + (-4y - 2y) + (-6z + 8z) + (14 - 21) = 0$
化简得:
$2x - 6y + 2z - 7 = 0$
验证法向量:
线段$AB$的方向向量为$(1, -3, 1)$,平面方程的法向量为$(2, -6, 2)$,二者成比例关系,说明平面垂直于$AB$,符合垂直平分面的几何特性。