教學目的:介紹最簡單也是非常這樣的曲面——平面,為下學期學習重積分、線面積分打下基礎.
教學重點:1.平面的方程
2.兩平面的夾角
教學難點:平面的幾種表示及其應用
教學內容:
一.平面的點法式方程
1.平面的法線向量定義:垂直於一平面的非零向量叫做平面的法線向量.
平面內的任一向量均與該平面的法線向量垂直.
2.平面的點法式方程
已知平面上的一點M0(x0,y0,z0)和它的一個法線向量n={A,B,C},對平面上的任一點M(x,y,z),有向量n,即
n
代入坐標式有:
(1)
此即平面的點法式方程.
1. 例子:求過三點M1(2,-1,4)、M2(-1,3,-2)和M3(0,2,3)的平面方程.
解:先找出這平面的法向量n,
由點法式方程得平面方程為
即:
二.平面的一般方程
任一平面都可以用三元一次方程來表示.
平面的一般方程為:
幾個平面圖形特點:
二. D=0:通過原點的平面.
三. A=0:法線向量垂直與x軸,表示一個平行於x軸的平面.
同理:B=0或C=0:分別表示一個平行於y軸或z軸的平面.
四. A=B=0:方程為Cz+D=0,法線向量{0,0,C},方程表示一個平行於xoy面的平面.
同理:Ax+D=0和By+D=0分別表示平行於yoz面和xoz面的平面.
五. 反之:任何的三元一次方程,例如:5x+6y-7z+11=0都表示一個平面,該平面的法向量為n={5,6,-7}
三.兩平面的夾角
定義:平行於定直線並沿曲線定曲線C移動的直線L形成的軌跡叫做柱面.
定曲線C:准線 動直線L:母線
四.幾個常用的結論
設平面1和平面2的法向量依次為n1={A1,B1,C1}和n2={A2,B2,C2}
兩平面垂直: (法向量垂直)
兩平面平行: (法向量平行)
平面外一點到平面的距離公式:設平面外的一點P0(x0,y0,z0),平面的方程為 ,則點到平面的距離為
小結:平面是本書非常重要的一節,學生在學習時會各種平面的表示方法,了解平面與其法向量之間的關系等等.