题目
平面 x - y - z + 8=0 与直线 {}x+y-5=0 mid 2x-z+5=0.的位置关系是()A. 互相垂直B. 互相平行,直线不在平面上C. 直线在平面上D. 相交但不垂直
平面 x - y - z + 8=0 与直线 $\left\{\begin{matrix}x+y-5=0\ \mid 2x-z+5=0\end{matrix}\right.$的位置关系是()
A. 互相垂直
B. 互相平行,直线不在平面上
C. 直线在平面上
D. 相交但不垂直
题目解答
答案
B. 互相平行,直线不在平面上
解析
步骤 1:确定平面和平面的法向量
平面 $x - y - z + 8 = 0$ 的法向量为 $\vec{n} = (1, -1, -1)$。
步骤 2:确定直线的方向向量
直线 $\left\{\begin{matrix}x+y-5=0\ \mid 2x-z+5=0\end{matrix}\right.$ 可以通过求解两个平面的法向量的叉积得到方向向量。两个平面的法向量分别为 $\vec{n_1} = (1, 1, 0)$ 和 $\vec{n_2} = (2, 0, -1)$。因此,直线的方向向量 $\vec{d} = \vec{n_1} \times \vec{n_2} = (1, 1, 0) \times (2, 0, -1) = (1, 2, -2)$。
步骤 3:判断直线和平面的位置关系
判断直线和平面的位置关系,需要检查直线的方向向量 $\vec{d}$ 和平面的法向量 $\vec{n}$ 是否垂直。如果垂直,则直线和平面平行;如果不垂直,则直线和平面相交。这里,$\vec{d} \cdot \vec{n} = (1, 2, -2) \cdot (1, -1, -1) = 1 - 2 + 2 = 1 \neq 0$,所以直线和平面不垂直,即直线和平面相交。
步骤 4:判断直线是否在平面上
为了判断直线是否在平面上,需要检查直线上的一个点是否在平面上。取直线上的一个点,例如,当 $x = 0$ 时,$y = 5$,$z = 5$,代入平面方程 $x - y - z + 8 = 0$,得到 $0 - 5 - 5 + 8 = -2 \neq 0$,所以直线不在平面上。
平面 $x - y - z + 8 = 0$ 的法向量为 $\vec{n} = (1, -1, -1)$。
步骤 2:确定直线的方向向量
直线 $\left\{\begin{matrix}x+y-5=0\ \mid 2x-z+5=0\end{matrix}\right.$ 可以通过求解两个平面的法向量的叉积得到方向向量。两个平面的法向量分别为 $\vec{n_1} = (1, 1, 0)$ 和 $\vec{n_2} = (2, 0, -1)$。因此,直线的方向向量 $\vec{d} = \vec{n_1} \times \vec{n_2} = (1, 1, 0) \times (2, 0, -1) = (1, 2, -2)$。
步骤 3:判断直线和平面的位置关系
判断直线和平面的位置关系,需要检查直线的方向向量 $\vec{d}$ 和平面的法向量 $\vec{n}$ 是否垂直。如果垂直,则直线和平面平行;如果不垂直,则直线和平面相交。这里,$\vec{d} \cdot \vec{n} = (1, 2, -2) \cdot (1, -1, -1) = 1 - 2 + 2 = 1 \neq 0$,所以直线和平面不垂直,即直线和平面相交。
步骤 4:判断直线是否在平面上
为了判断直线是否在平面上,需要检查直线上的一个点是否在平面上。取直线上的一个点,例如,当 $x = 0$ 时,$y = 5$,$z = 5$,代入平面方程 $x - y - z + 8 = 0$,得到 $0 - 5 - 5 + 8 = -2 \neq 0$,所以直线不在平面上。