立体几何求面的法向量的方法是:
1、在图中找到垂直与面的向量;
2、如果找不到,就设向量n等于x,y,z,因为法向量垂直于面,所以向量n垂直于面内两相交直线可列出两个方程,三个未知数,然后根据计算,取z或x或y等于一个数,求出面的一个法向量;
会求法向量后
1、二面角的求法就是求出两个面的法向量,可以求出两个法向量的夹角为两向量的数量积除以两向量模的乘积,过在两面的同一边可以看到两向量的箭头或箭尾相交,那么二面角就是上面求的两法向量的夹角的补角,如果只能看到其中一个的箭头和另一个的箭尾相交,那么上面两向量的夹角就是所求;
2、点到平面的距离就是求出该面的法向量,在平面上任取一点除平面外那点在平面内的射影,求出平面外那点和你所取的那点所构成的向量记为n1,点到平面的距离就是法向量与n1的数量积的绝对值除以法向量的模即得所求。
在立体几何中,求平面的法向量通常需要以下步骤:
第一步:确定平面内两条不共线的向量
选取平面上的三个不共线点A(x₁,y₁,z₁)、B(x₂,y₂,z₂)、C(x₃,y₃,z₃),构造向量AB和AC。向量AB的坐标为B-A=(x₂-x₁, y₂-y₁, z₂-z₁),向量AC的坐标为C-A=(x₃-x₁, y₃-y₁, z₃-z₁)。
第二步:计算向量叉乘
法向量n=AB×AC,通过行列式计算:
n_x = (AB_y·AC_z - AB_z·AC_y)
n_y = (AB_z·AC_x - AB_x·AC_z)
n_z = (AB_x·AC_y - AB_y·AC_x)
或用行列式形式:
n = |i j k |
|AB_x AB_y AB_z|
|AC_x AC_y AC_z|
第三步:化简结果
将叉乘结果整理为n=(n_x, n_y, n_z),该向量即为平面的法向量。若需要单位法向量,可计算|n|=√(n_x²+n_y²+n_z²),再将各分量除以模长。
注意事项:
1. 若三点共线会导致叉乘结果为0向量,需重新选点
2. 法向量方向由右手法则确定,正负方向均符合垂直要求
3. 平面方程ax+by+cz+d=0中,(a,b,c)即为法向量
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