求異面直线距离的几种方法毕业专业论文.docVIP

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 学士学位论文 求异面直线距离的几种方法 摘要 本论文分别借用向量方法，平行六面体的高，向量的射影，点到平的距离，两点间的距离和平距离，给出空间直线的距离公式的方法来求直线之间距离的定义法，转化法，，射影法…方法 关键词：异面直线； 异面直线之间的  目　录 摘要 1 引言 1 1.定义法（直接法） 1 2.转化法 2 2.1 转化为线面距离法 2 2.2 转化为面面距离法 3 3.极值法 3 4.射影法 4 5.公式法 5 6.平移法 7 7.垂面法 8 8.向量法 8 9.行列式法 10 总结 12 参考文献 13 致谢 14 引言 求异面直线之间的距离是中学数学中的重要概念之一，也是空间距离问题的难点，弄清异面直线距离的有关概念和性质是求异面直线距离的前提。求异面直线之间的距离在中学数学中没有具体讲解，所以本论文利用定义法（直接法），转化法，极值法，射影法，公式法，平移法，垂面法，向量法及行列式法和实际例题来解决关于求异面直线之间的距离问题。 求异面直线间的是中学数学的一个难点，难就难在不知怎样找异面直线的公垂线段，也不会将所求的问题进行转化。解答此类问题，主要的方法有将两条异面直线的距离转化为直线与平面的距离，或转化为平面与平面的距离，或转化为一元二次函数的最值问题，或转化为用等体积的方法等来求解。 特点：即不平行也不相交，两直线永远不可能在同一平面内。 定义 和两条异面直线都垂直相交的直线叫做两条异面直线的公垂线，公垂线夹在异面直线间的部分叫做异面直线的公垂线段。两条异面直线的公垂线段的长度叫做这两条异面直线的距离。 性质1 任意两条异面直线有且只有一条公垂线。 性质2 两条异面直线的公垂线段长（异面直线的距离）是分别连接两条异面直线上两点线段中最短的长度 下面我将求两条异面直线的距离的几种方法作一归纳总结。 1.定义法（直接法） 定义法就是先作出这两条异面直线的公垂线段，然后求出公垂线段长即异面直线之间的距离。 例1： 如图所示，边长均为的两个正方形ABCD和CDEF成120°的二面角。求异面直线CD与AE间的距离。 解：如图中，四边形ABCD与CDEF是正方形得, CD平面AED 过点D作DHAE，垂足为H 又CD平面AED ，得 CDDH 又因为DHAE，得 DH是CD与AE的公垂线（异面直线AE 与CD间的距离） 在ADE中，ADE=120°，AD=AE= ，DHAE， 得 DH = AD = DE = 即异面直线CD与AE的距离为； 2.转化法 转化法将两条异面直线的距离转化为直线与平面距离或转化为平面与平面的距离求解。 2.1 转化为线面距离法 线面距离法就是选择异面直线中的一条，过它作另一条直线的平行平面，因此直线与平面的距离即为所求异面直线的距离。 例2.如图所示，正方体-的棱长为，求异面直线与之间的距离。 解：连接 因为 得 而 从而与的距离就是与平面的距离为h； 用体积法， 因为，所以 是等边三角形 即 从而 得 ； 2.2 转化为面面距离法 面面距离法就是所求异面直线的距离转化为求分别过两条异面直线的两个平行的平面间的距离。 例3.如图所示，正方体的棱长为1，求异面直线的距离。 解：如图，分别连接 因为 , 得平面平面且对角线为两个平面的公垂线，由体积法可以得出A到平面的距离等于到平面的距离为 因为 从而与平面的距离等于 , 两平面间的距离就是 与 之间的的距离， 即 与 之间的的距离为； 3.极值法 极值法就是把两条异面直线间的距离表示成某一个变量的函数，从而通过求函数的最小值来求异面直线间的距离。 例4，如图，棱长为4的正三棱柱中，D是AB的中的，求与 间的距离。 解：在上任取一点M，作垂足为N，则平面 又作,垂足为Q，连接NQ，则 因此,为直角三角形 设，则 在中，° 得， 由勾股定理， 当 时 ，； 即 与 间的距离为 ； 4.射影法 将两条异面直线射影到同一平面内，射影分别是点和直线或两条异面直线，那么点和直线两条平行线的距离就是这两条异面直线射影间的距离。 例5. 如图在正方体中，分别是棱的中点，是的中点，求异面直线间的距离。 解：把异面直线的射影到同一平面内，两射影间的距离就是所求异面直线之间的距离。 取的中点Q，连接EQ,EN 因为E,Q是中点，得 得 又因为得，的射影为QN。 再取的中点F，同