课外拓展
已知两条异面直线a、b所成的角为θ,它们的公垂线段AA′的长度为d.在直线a、b上分别取点E、F,设A′E=m,AF=n,求EF. 解:设经过b与a平行的平面为α,经过a和AA′的平面为β,α∩β=c,则c∥a. 因而b、c所成的角等于θ,且AA′⊥c(如图).
已知两条异面直线a、b所成的角为θ,它们的公垂线段AA′的长度为d.在直线a、b上分别取点E、F,设A′E=m,AF=n,求EF.
解:设经过b与a平行的平面为α,经过a和AA′的平面为β,α∩β=c,则c∥a.
因而b、c所成的角等于θ,且AA′⊥c(如图).
又∵ AA′⊥b,∴ AA′⊥α. 根据两个平面垂直的判定定理,β⊥α. 在平面β内作EG⊥c,则EG=AA′. 并且根据两个平面垂直的性质定理,EG⊥α. 连结FG,则EG⊥FG. 在直角三角形FEG中,EF2=EG2+FG2. ∵ AG=m,∴ 在△AFG中,FG2=m2+n2-2mncosθ. 又 ∵EG2=d2,∴ EF2=d2+m2+n2-2mncosθ. 如果点F(或E)在点A(或A′)的另一侧,则 EF2=d2+m2+n2+2mncosθ. 因此,EF=. 说明:此公式为两异面直线的距离公式.
又∵ AA′⊥b,∴ AA′⊥α. 根据两个平面垂直的判定定理,β⊥α. 在平面β内作EG⊥c,则EG=AA′. 并且根据两个平面垂直的性质定理,EG⊥α. 连结FG,则EG⊥FG. 在直角三角形FEG中,EF2=EG2+FG2. ∵ AG=m,∴ 在△AFG中,FG2=m2+n2-2mncosθ. 又 ∵EG2=d2,∴ EF2=d2+m2+n2-2mncosθ. 如果点F(或E)在点A(或A′)的另一侧,则 EF2=d2+m2+n2+2mncosθ. 因此,EF=.
又∵ AA′⊥b,∴ AA′⊥α.
根据两个平面垂直的判定定理,β⊥α.
在平面β内作EG⊥c,则EG=AA′.
并且根据两个平面垂直的性质定理,EG⊥α.
连结FG,则EG⊥FG.
在直角三角形FEG中,EF2=EG2+FG2.
∵ AG=m,∴ 在△AFG中,FG2=m2+n2-2mncosθ.
又 ∵EG2=d2,∴ EF2=d2+m2+n2-2mncosθ.
如果点F(或E)在点A(或A′)的另一侧,则
EF2=d2+m2+n2+2mncosθ.
因此,EF=.
说明:此公式为两异面直线的距离公式.
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