2019-2020学年人教A版选修2-1 空间向量与立体几何 学案
2019-2020学年人教A版选修2-1           空间向量与立体几何 学案第3页

例2 如图,已知在直三棱柱ABC-A1B1C1中,AC⊥BC,D为AB的中点,AC=BC=BB1.

求证:(1)BC1⊥AB1;

(2)BC1∥平面CA1D.

证明 如图,以C1为原点,分别以C1A1,C1B1,C1C所在直线为x轴,y轴,z轴,建立空间直角坐标系.设AC=BC=BB1=2,则A(2,0,2),B(0,2,2),C(0,0,2),A1(2,0,0),B1(0,2,0),C1(0,0,0),D(1,1,2).

(1)由于\s\up6(→(→)1=(0,-2,-2),

\s\up6(→(→)1=(-2,2,-2),

因此\s\up6(→(→)1·\s\up6(→(→)1=0-4+4=0,

因此\s\up6(→(→)1⊥\s\up6(→(→)1,故BC1⊥AB1.

(2)取A1C的中点E,连接DE,

由于E(1,0,1),所以\s\up6(→(→)=(0,1,1),

又\s\up6(→(→)1=(0,-2,-2),

所以\s\up6(→(→)=-\s\up6(→(→)1,

又ED和BC1不共线,所以ED∥BC1,又DE⊂平面CA1D,BC1⊄平面CA1D,故BC1∥平面CA1D.

反思与感悟 (1)证明线与面的平行与垂直:如果直线的方向向量与平面的一个法向量垂直,且直线不在该平面内,那么这条直线就与该平面平行.如果直线的方向向量与平面的一个法向量共线,则直线与平面垂直.

(2)证明面与面的平行与垂直:如果两个不重合平面的法向量互相平行,那么这两个平面互相平行,法向量互相垂直,则这两个平面互相垂直.

跟踪训练2 正方体ABCD-A1B1C1D1中,E、F分别是BB1、CD的中点,求证:平面AED⊥平面A1FD1.

证明 如图,建立空间直角坐标系Dxyz.设正方体棱长为1,则

E,D1(0,0,1),A(1,0,0),F.

∴\s\up6(→(→)=(1,0,0)=\s\up6(→(→)1,\s\up6(→(→)=,\s\up6(→(→)=.设m=(x1,y1,z1),n=(x2,y2,z2)分别是平面AED和A1FD1的一个法向量,