空间结构在脑海中瞬间构建。
四棱锥P-ABCD。底面正方形ABCD,边长2。PA⊥底面,PA=2√2。M为PC中点。N在PB上,PN:NB=1:2。
没有尺规,没有坐标纸。只有绝对的、烙印在灵魂深处的空间感知力。
左手握紧铅笔。笔尖因为用力而微微颤抖,在试卷上留下一个深凹的墨点。随即,极其缓慢、却异常坚定地移动。
证明:
1.建立空间直角坐标系:以A为原点,AB方向为x轴正方向,AD方向为y轴正方向,AP方向为z轴正方向。
∵ABCD是正方形,且PA⊥底面ABCD,
∴可设A(0,0,0),B(2,0,0),C(2,2,0),D(0,2,0),P(0,0,2√2)。
每一个坐标点的标注,笔迹都深重而扭曲,如同用刀刻在纸上。数字“2”写得像折断的树枝,“√2”的根号几乎划破了纸张。
2.求点M、N坐标:
M为PC中点,P(0,0,2√2),C(2,2,0)
∴M((0+2)2,(0+2)2,(2√2+0)2)=(1,1,√2)
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N在PB上,PN:NB=1:2。设N分PB的比为λ:1,则PN:NB=λ:1=1:2,故λ=12。
由定比分点坐标公式:
Nx=(x_P+λ*x_B)(1+λ)=(0+(12)*2)(1+12)=(1)(32)=23
Ny=(y_P+λ*y_B)(1+λ)=(0+(12)*0)(32)=0(32)=0
……
坐标的推导过程,每一个等号都写得异常艰难。分数和根号在颤抖的笔下显得歪歪扭扭。“4√23”几乎糊成了一团墨迹。
3.求向量MN,BD:
M(1,1,√2),N(23,0,4√23)
∴向量MN=N-M=(23-1,0-1,4√23-√2)=(-13,-1,√23)
B(2,0,0),D(0,2,0)
∴向量BD=D-B=(0-2,2-0,0-0)=(-2,2,0)
向量符号“→”写得如同挣扎的蚯蚓。“-13”和“√23”挤在一起,墨色深一块浅一块。
4.判断垂直:
MN⊥BD的充要条件是向量MN?向量BD=0
向量MN?向量BD=(-13)*(-2)+(-1)*2+(√23)*0=(23)+(-2)+0=23-63=-43≠0
计算过程出现了明显的阻滞。点积的结果“-43”被重重地写下,旁边似乎有涂改的痕迹。凤筱的左手猛地停顿,赤瞳死死盯着那个“≠0”,一丝被低级世界规则愚弄的暴戾在眼底闪过!
玄天仪吊坠骤然发烫!
她猛地闭上眼,强行压下识海中因挫败而翻涌的毁灭欲念和剧痛,再次睁开时,眼底是更深的冰冷。笔尖颤抖着,在错误的计算旁划下数道凌乱而深刻的墨线,如同发泄。
(重新计算向量MN):
M(1,1,√2),N(23,0,4√23)
MN_x=23-1=-13(正确)
MN_y=0-1=-1(正确)
……
MN?BD=(-13)*(-2)+(-1)*2+(√23)*0=(23)+(-2)+0=23-63=-43≠0(结果仍不为零!)
笔尖在试卷上狠狠一顿!
一个浓重的墨点洇开。凤筱的呼吸变得粗重。
不可能!
空间结构在她脑海中清晰无误!玄天仪的本能在咆哮!问题出在哪里?她强迫自己再次审视坐标设定……突然,赤瞳中寒光一闪!P点的坐标!PA⊥底面,PA=2√2,但坐标系的Z轴方向…她设的是AP方向为Z轴正方向,P点坐标(0,0,2√2)……没错!等等,BD向量,B(2,0,0),D(0,2,0),BD=(-2,2,0)……也没错!
点积为何不为零?哪里出了问题?
空间感知的本能与低维数学的符号计算产生了荒谬的冲突!剧痛和烦躁如同毒蛇啃噬神经!她猛地看向下一问的图形示意(试卷上有简图),瞬间捕捉到了关键!N点在PB上,PN:NB=1:2!向量PB是B-P!定比分点公式应用错误!)
……
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