在考研数学中,数学(一)的考试内容包括“向量代数和空间解析几何”,虽然这部分内容在往年的考研真题中出题的频率不高,但由于这部分内容与三重积分和曲线积分、曲面积分的关系比较紧密,所以数学(一)的考生还是应该适当复习,掌握其基本公式和基本计算方法。数学(一)的考试大纲要求考生“会求点到直线以及点到平面的距离”,下面老师对这两类距离的计算做些分析,供大家参考。
一、点到平面的距离计算方法
计算公式:点到平面的距离
证:在平面上任取一点,则,
过作平面的垂线,垂足为点,如下图所示:
设的法向量,则到平面的距离 .
注:上面图中的法向量的方向也可能向上,此时上面的等式也都成立。
例1. 点到平面的距离= (2006年考研数学一第(4)题)
解:.
二、点到直线的距离计算方法
计算公式:点到直线的距离,其中,,.
证:过作直线的垂线,垂足为点,如下图所示:
则.
注:上面图中的方向向量的方向也可能向左,此时上面的等式也都成立。
例2. 点到直线的距离=
解:直线的方程可化为,方向向量,直线经过点,,,,故
例3. 点到直线的距离=
解:首先在直线上取一点:令,得,;
再求直线的方向向量:是两个平面的法向量的向量积,,.
在上面距离计算过程中,用到了向量的数量积和向量积的计算公式,大家对这些基本公式应该掌握。在空间解析几何中,除了点到直线、点到平面的距离计算外,还有平面到平面的距离、异面直线间的距离、直线与平面的距离,但这些距离的计算不在考试大纲的范围内,因此不必深究,大家只要掌握上面这两类距离的计算方法即可。