在考研數學中,數學(一)的考試內容包括“向量代數和空間解析幾何”,雖然這部分內容在往年的考研真題中出題的頻率不高,但由于這部分內容與三重積分和曲線積分、曲面積分的關系比較緊密,所以數學(一)的考生還是應該適當復習,掌握其基本公式和基本計算方法。數學(一)的考試大綱要求考生“會求點到直線以及點到平面的距離”,下面老師對這兩類距離的計算做些分析,供大家參考。
一、點到平面的距離計算方法
計算公式:點到平面的距離
證:在平面上任取一點,則,
過作平面的垂線,垂足為點,如下圖所示:
設的法向量,則到平面的距離 .
注:上面圖中的法向量的方向也可能向上,此時上面的等式也都成立。
例1. 點到平面的距離= (2006年考研數學一第(4)題)
解:.
二、點到直線的距離計算方法
計算公式:點到直線的距離,其中,,.
證:過作直線的垂線,垂足為點,如下圖所示:
則.
注:上面圖中的方向向量的方向也可能向左,此時上面的等式也都成立。
例2. 點到直線的距離=
解:直線的方程可化為,方向向量,直線經過點,,,,故
例3. 點到直線的距離=
解:首先在直線上取一點:令,得,;
再求直線的方向向量:是兩個平面的法向量的向量積,,.
在上面距離計算過程中,用到了向量的數量積和向量積的計算公式,大家對這些基本公式應該掌握。在空間解析幾何中,除了點到直線、點到平面的距離計算外,還有平面到平面的距離、異面直線間的距離、直線與平面的距離,但這些距離的計算不在考試大綱的范圍內,因此不必深究,大家只要掌握上面這兩類距離的計算方法即可。