0  311164  311172  311178  311182  311188  311190  311194  311200  311202  311208  311214  311218  311220  311224  311230  311232  311238  311242  311244  311248  311250  311254  311256  311258  311259  311260  311262  311263  311264  311266  311268  311272  311274  311278  311280  311284  311290  311292  311298  311302  311304  311308  311314  311320  311322  311328  311332  311334  311340  311344  311350  311358  447090 

2.在正三棱柱ABC-A1B1C1中,若AB=BB1,则AB1与C1B所成的角的大小为         

A.60º                               B. 90º                       C.105º                      D. 75º

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1.在正三棱柱ABC-A1B1C1中,若AB=2,A A1=1,则点A到平面A1BC的距离为(   )

    A.          B.          C.         D.

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5.设平面α的一个法向量为,点P是平面α外一点,且Po∈α,则点P到平面α的距离是d.

第2课时  空间向量的坐标运算

基础过关
 
 

ab

(1) a±b        

(2) a        

(3) a·b     

(4) ab       ab    

(5) 设

              

AB的中点M的坐标为        

典型例题
 
 

例1. 若=(1,5,-1),=(-2,3,5)

(1)若(k+)∥(-3),求实数k的值;

(2)若(k+)⊥(-3),求实数k的值;

(3)若取得最小值,求实数k的值.

解:(1)

(2);   (3)

变式训练1. 已知为原点,向量,求

解:设

,∴

,即

解此方程组,得

    ∴

例2. 如图,直三棱柱,底面中,CA=CB=1,,棱,M、N分别A1B1、A1A是的中点.

(1) 求BM的长; 

(2) 求的值; 

(3) 求证:

解:以C为原点建立空间直角坐标系.

(1) 依题意得B(0,1,0),M(1,0,1)..

(2) 依题意得A1(1,0,2),B(0,1,0),C(0,0,0),B1(0,1,2).

.

(3) 证明:依题意得C1(0,0,2),N.

变式训练2. 在四棱锥P-ABCD中, 底面ABCD为矩形,侧棱PA⊥底面ABCD,AB=,BC=1,PA=2,E为PD的中点.

(1) 在侧面PAB内找一点N,使NE⊥面PAC,并求出N点到AB和AP的距离;

(2) 求(1) 中的点N到平面PAC的距离.

 

解:(1) 建立空间直角坐标系A-BDP,则A、B、C、D、P、E的坐标分别是A(0, 0, 0)、B(, 0, 0)、C(, 1, 0)、D(0, 1, 0)、P(0, 0, 2)、E(0, , 1),依题设N(x, 0, z),则=(-x, , 1-z),由于NE⊥平面PAC,

,即点N的坐标为(, 0, 1),

从而N到AB、AP的距离分别为1,.

(2) 设N到平面PAC的距离为d,则d

.

例3. 如图,在底面是棱形的四棱锥中,,点E上,且:=2:1.

(1) 证明 平面

(2) 求以AC为棱,为面的二面角的大小;

(3) 在棱PC上是否存在一点F,使∥平面?证明你的结论.

解:(1)证明略;

(2)易解得

(3)解  以A为坐标原点,直线分别为y轴、z轴,过A点垂直于平面PAD的直线为x轴,建立空间直角坐标系(如图).由题设条件,相关各点的坐标为

所以

,设点F是棱上的点,,其中,则.令

解得,即时,.亦即,F是PC的中点时,共面,又平面,所以当F是PC的中点时,∥平面

例4. 如图,多面体是由底面为ABCD的长方体被截面AEFG所截而得,其中AB=4,BC=1,BE=3,CF=4.

(1) 求和点G的坐标;

(2) 求GE与平面ABCD所成的角;

(3) 求点C到截面AEFG的距离.

解:(1) 由图可知:A(1,0,0),B(1,4,0),

E(1,4,3),F(0,4,4)  ∴

又∵,设G(0,0,z),则(-1,0,z)

=(-1,0,1)  ∴z=1  ∴G(0,0,1)

(2)平面ABCD的法向量

,设GE与平面ABCD成角为,则

(3)设⊥面AEFG,=(x0y0z0)

,而=(-1,0,1),=(0,4,3)

z0=4,则=(4,-3,4)

即点C到截面AEFG的距离为

变式训练4. 如图四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是平行四边形,PG⊥平面ABCD,垂足为GGAD上,且PG=4,BGGCGBGC=2,EBC的中点.

    (1)求异面直线GEPC所成的角的余弦值;

    (2)求点D到平面PBG的距离;

    (3)若F点是棱PC上一点,且DFGC,求的值.

解:(1)以G点为原点,x轴、y轴、

z轴建立空间直角坐标系,则B(2,0,0),C(0,2,0),

P(0,0,4),故E(1,1,0),=(1,1,0), =(0,2,4)。

GEPC所成的余弦值为

 (2)平面PBG的单位法向量n=(0,±1,0) .

∴点D到平面PBG的距离为n |=.

 (3)设F(0,yz),则

,∴

, 又,即(0,z-4)=λ(0,2,-4),  ∴z=1,

小结归纳
 
F(0,,1)  ,,∴

对于以下几类立体几何问题:(1) 共线与共面问题;(2) 平行与垂直问题;(3) 夹角问题;(4) 距离问题;(5) 探索性问题.

运用向量来解决它们有时会体现出一定的优势.用空间向量解题的关键步骤是把所求向量用某个合适的基底表示,本节主要是用单位正交基底表示,就是适当地建立起空间直角坐标系,把向量用坐标表示,然后进行向量与向量的坐标运算,最后通过向量在数量上的关系反映出向量的空间位置关系,从而使问题得到解决.在寻求向量间的数量关系时,一个基本的思路是列方程,解方程.

空间向量章节测试题

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4.异面直线间的距离的向量求法:已知异面直线l1l2,AB为其公垂线段,C、D分别为l1l2上的任意一点,为与共线的向量,则||=.

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3.利用向量求夹角(线线夹角、线面夹角、面面夹角)有时也很方便.其一般方法是将所求的角转化为求两个向量的夹角,而求两个向量的夹角则可以利用公式cosθ= 

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2.运用向量求解距离问题,其一般方法是找出代表相应距离的线段所对向量,然后计算这个向量对应的模.而计算过程中只要运用好加法法则,就总能利用一个一个的向量三角形,将所求向量用有模和夹角的已知向量表示出来,从而求得结果.

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1.立体几何中有关垂直和平行的一些命题,可通过向量运算来证明.对于垂直,一般是利用aba·b=0进行证明.对于平行,一般是利用共线向量和共面向量定理进行证明.

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6.空间向量的数量积

(1) 空间向量的夹角:       

(2) 空间向量的长度或模:       

(3) 空间向量的数量积:已知空间中任意两个向量ab,则a·b          

空间向量的数量积的常用结论:

(a) cos〈ab〉=     

(b) ïaï2       

(c) ab          

(4) 空间向量的数量积的运算律:

(a) 交换律a·b          ; 

(b) 分配律a·(b+c)=         

典型例题
 
 

例1.已知正方体ABCD-A1B1C1D1中,点F是侧面CDD1C1的中心,若,求xy的值.

解:易求得

变式训练1. 在平行六面体中,M为AC与BD的交点,若abc,则下列向量中与相等的向量是               (  )

A.-a+b+c     B.a+b+c

C.a-b+c      D.-a-b+c

解:A

例2. 底面为正三角形的斜棱柱ABC-A1B1C1中,D为AC的中点,

求证:AB1∥平面C1BD.

证明:记,∴共面.

∵B1平面C1BD, AB1//平面C1BD.

变式训练2:正方体ABCD-EFGH中,M、N分别是对角线AC和BE上的点,且AM=EN.

(1) 求证:MN∥平面FC;         

(2) 求证:MN⊥AB; 

(3) 当MA为何值时,MN取最小值,最小值是多少?

解:(1) 设

(2)

(3) 设正方体的边长为a,

也即

例3. 已知四面体ABCD中,AB⊥CD,AC⊥BD, G、H分别是△ABC和△ACD的重心.

求证:(1) AD⊥BC; (2) GH∥BD.

证明:(1) AD⊥BC.因为ABCD,而

所以AD⊥BC.

(2) 设E、F各为BC和CD的中点.欲证GH∥BD,只需证GH∥EF,()=

变式训练3:已知平行六面体,E、F、G、H分别为棱的中点.求证:E、F、G、H四点共面.

解:

所以共面,即点E、F、G、H共面.

例4. 如图,平行六面体AC1中,AE=3EA1,AF=FD,AG=,过E、F、G的平面与对角线AC1交于点P,求AP:PC1的值.

 

解:设

又∵E、F、G、P四点共面,∴

  ∴AP︰PC1=3︰16

变式训练4:已知空间四边形OABC中,M为BC的中点,N为AC的中点,P为OA的中点,Q为OB的中点,若AB=OC,求证

证明:法一:

法二:·=(+)·(+)

·

=0

小结归纳
 
 

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5.空间向量基本定理

(1) 空间向量的基底:        的三个向量.

(2) 空间向量基本定理:如果abc三个向量不共面,那么对空间中任意一个向量p,存在一个唯一的有序实数组,使        

空间向量基本定理的推论:设O,A,B,C是不共面的的四点,则对空间中任意一点P,都存在唯一的有序实数组,使      

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4.共面向量

(1) 共面向量:平行于          的向量.

(2) 共面向量定理:两个向量ab不共线,则向量P与向量ab共面的充要条件是存在实数对(),使P          

共面向量定理的推论:       

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同步练习册答案