异面直线公垂线的寻求策略异面直线公垂线段长的求法很多,能准确作出公垂线为我们求公垂线段长提供了较好的求解方法
下面我们运用空间向量来求作异面直线的公垂线
一、知识链接:1、什么是异面直线的公垂线
以两异面直线同时垂直且相交的直线叫异面直线的公垂线
若AB是两异面直线a、b的公垂线,则AB�·a=0,AB�·b=0
2、若AC�AB�与CD�共线,则AB�=λCD�
二、求解方法:利用向量共线、向量垂直的条件建立方程组,求出公垂线段的向量,准确找出公垂线在图中的位置,运用向量求出公垂线段的长度
三、典例剖析:例题一:如图,已知正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为1,异面直线AC与C1D的公垂线段是MN,试确定M、N分别在AC、C1D上的位置,并求出异面直线AC与C1D的距离
方法一、坐标法:C'A'D'DBACB'MN解:如图建立空间直角坐标系,则:A(0,0,0),C(1,1,0),D(0,1,0),C1(1,1,1)
∴AC�=(1,1,0),C1D=(-1,0,-1),设:AM=xAC�=(x,x,0),C1N=yC1D=(-y,0,-y)
则:MN=AN-AM=AC1+C1N-AM=(1,1,1)+(-y,0,-y)-(x,x,0)=(1-x-y,1-x,1-y)
由AC⊥MN,C1D⊥MN得:1-x-y+1-x=0-(1-x-y)-(1-y)=0,解得:x=2/3,y=2/3
即:MN=(-1/2,1/3,1/3),∴∣MN=√33∣∕,因此,M、N分别分AC�、C1D所成的比为2:1,异面直线的距离为√33∕
方法二、基向量法:解:如上图:将AB�、AD、AA1作为空间向量的基向量,不妨设AB�=a,AD=b,AA1=c
不妨设AM=λAC,C1N=μC1D,则:MN=MC+CC1+C1N=(1-λ)(a+b)+c-μ(a+c)由MN·AC�=0,MN·C