题目
要使直线 dfrac (x-a)(3)=dfrac (y)(-2)=dfrac (z+1)(a) 在平面 3x+4y-az=3a-1 内,则 a= __

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查直线在平面内的条件,涉及方向向量与法向量垂直以及直线上点在平面内两个关键点。
解题思路:
- 方向向量与平面法向量垂直:直线的方向向量与平面的法向量垂直,即它们的点积为0。
- 直线上一点在平面内:直线上的某个特定点(如参数为0时的点)必须满足平面方程。
破题关键:
- 正确提取直线的方向向量和平面的法向量。
- 分别通过两个条件联立方程求解参数$a$,并验证解的合理性。
步骤1:确定方向向量与法向量
- 直线方程为$\dfrac{x-a}{3} = \dfrac{y}{-2} = \dfrac{z+1}{a}$,其方向向量为$\mathbf{s} = (3, -2, a)$。
- 平面方程为$3x + 4y - az = 3a - 1$,其法向量为$\mathbf{n} = (3, 4, -a)$。
步骤2:方向向量与法向量垂直
两向量点积为0:
$\mathbf{s} \cdot \mathbf{n} = 3 \cdot 3 + (-2) \cdot 4 + a \cdot (-a) = 9 - 8 - a^2 = 1 - a^2 = 0$
解得:
$a = \pm 1$
步骤3:直线上点在平面内
取直线上的点$(a, 0, -1)$(当参数为0时),代入平面方程:
$3a + 4 \cdot 0 - a \cdot (-1) = 3a - 1$
化简得:
$3a + a = 3a - 1 \quad \Rightarrow \quad 4a = 3a - 1 \quad \Rightarrow \quad a = -1$
步骤4:验证解的合理性
- 当$a = 1$时,代入平面方程验证:$3 \cdot 1 + 1 = 4 \neq 3 \cdot 1 - 1 = 2$,不成立。
- 当$a = -1$时,代入验证:$3 \cdot (-1) + (-1) = -4 = 3 \cdot (-1) - 1 = -4$,成立。
结论:唯一满足条件的解为$a = -1$。