此处给出两个例子,旨在解释几何与代数方法各自的优点。

    异面直线习题两例 - 图1异面直线习题两例 - 图2中两条给定的异面直线。求:

    (1) 给定点异面直线习题两例 - 图3,且异面直线习题两例 - 图4不在两条直线上。求过点异面直线习题两例 - 图5,且与异面直线习题两例 - 图6都相交的直线的方程;

    (2) 异面直线习题两例 - 图7的公垂线方程。

    解:两例的解法类似,都是用”异面直线习题两例 - 图8中的直线可以由两个平面相交来给出”。

    (1) 点异面直线习题两例 - 图9与直线异面直线习题两例 - 图10分别确定平面异面直线习题两例 - 图11. 平面异面直线习题两例 - 图12的交线就是所求的直线。由于异面直线习题两例 - 图13异面,平面异面直线习题两例 - 图14 不会平行。

    (2) 假设已经找到两个平行的平面异面直线习题两例 - 图15,使得异面直线习题两例 - 图16. 设异面直线习题两例 - 图17是过异面直线习题两例 - 图18且垂直于异面直线习题两例 - 图19 的平面,又设异面直线习题两例 - 图20是过异面直线习题两例 - 图21, 且垂直于异面直线习题两例 - 图22的平面。则交线异面直线习题两例 - 图23 就是所求的公垂线。

    问题在于如何确定平面异面直线习题两例 - 图24. 取点异面直线习题两例 - 图25, 记异面直线习题两例 - 图26分别是异面直线习题两例 - 图27的方向向量。因为公垂线同时垂直于异面直线习题两例 - 图28, 故可取异面直线习题两例 - 图29为公垂线的方向向量(所以异面直线习题两例 - 图30).

    所以异面直线习题两例 - 图31是过点异面直线习题两例 - 图32, 以异面直线习题两例 - 图33为法向量的平面(异面直线习题两例 - 图34), 而平面异面直线习题两例 - 图35包含点异面直线习题两例 - 图36, 平行于向量异面直线习题两例 - 图37; 平面异面直线习题两例 - 图38 包含点异面直线习题两例 - 图39, 平行于向量异面直线习题两例 - 图40. 这样,所有平面都完全确定了。


    如果要写出这些平面的方程,用行列式较为简便,用点法式反而不方便。当然,展开行列式去计算平面的一般方程时,计算量与求点法式方程一样。

    注:第(1)题从代数的角度,有以下推广:设异面直线习题两例 - 图41是有限维线性空间,异面直线习题两例 - 图42异面直线习题两例 - 图43中两个不同的点,异面直线习题两例 - 图44是两个真子空间。定义

    异面直线习题两例 - 图45

    用类似的方法定义异面直线习题两例 - 图46. 我们称异面直线习题两例 - 图47异面直线习题两例 - 图48的两个仿射子空间。(注意异面直线习题两例 - 图49其中一个可以是原点)

    假设异面直线习题两例 - 图50%20%20%5Ccap%20(P_2%20%2B%20W_2)%20%3D%5Cemptyset#card=math&code=%28P_1%20%2B%20W_1%29%20%20%5Ccap%20%28P_2%20%2B%20W_2%29%20%3D%5Cemptyset). 求异面直线习题两例 - 图51的一个仿射子空间异面直线习题两例 - 图52, 使得异面直线习题两例 - 图53%20%5Cneq%20%5Cemptyset%2C%20%5C%3B%20i%20%3D%201%2C%202#card=math&code=A%20%5Ccap%20%28P_i%20%2B%20W_i%29%20%5Cneq%20%5Cemptyset%2C%20%5C%3B%20i%20%3D%201%2C%202).

    用上面的思路很容易解答——本质上这是一个构造线性方程组的问题。