- 空间向量与立体几何
- 共9778题
在正方体ABCD-A1B1C1D1中,若E是A1C1的中点,则直线CE与BD的位置关系是 .
正确答案
垂直
建立空间直角坐标系,利用坐标法解决.
以A为原点,AB,AD,AA1所在直线分别为x,y,z轴建立空间直角坐标系,如图,
设正方体棱长为1,
则C(1,1,0),B(1,0,0),D(0,1,0),E(,
,1),
∴=(-
,-
,1),
=(-1,1,0),
显然·
=
-
+0=0,
∴⊥
,即CE⊥BD.
在空间直角坐标系中,点与点
的距离为 .
正确答案
5
试题分析:由空间直角坐标系中两点间的距离公式可得
.
(本题10分)已知,
,其中
.
(1)求证: 与
互相垂直;
(2)若与
的长度相等,求
的值(
为非零的常数).
正确答案
(1)略(2)
(1)证明:
与
互相垂直
(2);
而
,
来
在空间直角坐标系中,以点A(4,1,9),B(10,-1,6),C(x,4,3)为顶点的△ABC是以BC为斜边的等腰直角三角形,则实数x的值为 .
正确答案
2
由题意知=(6,-2,-3),
=(x-4,3,-6).
又·
=0,|
|=|
|,可得x=2.
如图,在三棱柱ABC-A1B1C1中,BC1与B1C交于点O,向量,则
= ▲ .(试用
表示)
正确答案
利用向量的运算法则
,所以
已知a=(1,1,1),b=(0,2,-1),c=ma+nb+(4,-4,1).若c与a及b都垂直,则m,n的值分别为 .
正确答案
-1 2
∵a=(1,1,1),b=(0,2,-1),
∴c=ma+nb+(4,-4,1)
=(m+4,m+2n-4,m-n+1).
∵a⊥c,
∴m+4+m+2n-4+m-n+1=0,
即3m+n+1=0. ①
∵b⊥c,
∴2(m+2n-4)-(m-n+1)=0,
即m+5n-9=0, ②
由①②得:m=-1,n=2.
(本小题满分12分)如图, 在直角梯形中,
∥
点分别是
的中点,现将
折起,使
,
(1)求证:∥平面
;
(2)求点到平面
的距离.
正确答案
.解(1)连结AC,底面ABCD是正方形,
AC交BD于点F,且F是AC中点
又点E为PC中点,EF∥PA,
∥平面PAD -------------5分
(2)设点A到平面PBC的距离为h。PD
底面ABCD,
PD
BC,
又DCBC,DC
PC=D,
BC
面PDC,
BC
PC.
又由PDDC,PD=DC=2,得PC=
,
从而 --------------------8分
另一方面,由PD底面ABCD,AB
BC,且PD=AB=BC=2,得
而,从而得:
,
即点A到平面PBC的距离为. ----------12分
试题分析:(1)欲证EF∥平面APG,根据直线与平面平行的判定定理可知只需证AP与平面EFG内一直线平行即可,取AD中点M,连接FM、MG,由条件知EF∥DC∥MG,则E、F、M、G四点共面,再根据三角形中位线定理知MF∥PA,满足定理所需条件;
(2)利用等体积法来表示得到高度问题。
点评:解决该试题的关键是通过利用三就爱哦行的中位线来得到平行线,然后借助于线线平行来得到线面平行的证明。同时利用等体积法求解高度问题。
已知三棱锥中,
,
,
,且
两两垂直,
是
中点,
是
重心,现如图建立空间直角坐标系
。
(Ⅰ)求点和
的坐标;
(Ⅱ)求异面直线和
所成角的余弦值。
正确答案
解:(Ⅰ)依题得,
所以。 3分
(Ⅱ) 1分
则 2分
所以异面直线和
所成角
的余弦值为
略
已知点G是△ABC的重心,A(0, -1),B(0, 1),在x轴上有一点M,满足||=||, (∈R).
⑴求点C的轨迹方程;
⑵若斜率为k的直线l与点C的轨迹交于不同两点P,Q,且满足||=||,试求k的取值范围.
正确答案
⑴设C(x, y),则G(,).∵(∈R),∴GM//AB,
又M是x轴上一点,则M(, 0).又||=||,
∴,
整理得,即为曲线C的方程.
⑵①当k=0时,l和椭圆C有不同两交点P,Q,根据椭圆对称性有||=||.
②当k≠0时,可设l的方程为y=kx+m,
联立方程组 y=kx+m
消去y,整理行(1+3k2)x2+6kmx+3(m2-1)=0(*)
∵直线l和椭圆C交于不同两点,
∴△=(6km)2-4(1+3k2)×( m2-1)>0,即1+3k2-m2>0. (1)
设P(x1, y1),Q(x2, y2),则x1, x2是方程(*)的两相异实根,∴x1+x2=-
则PQ的中点N(x0, y0)的坐标是x0==-,y0= kx0+m=,
即N(-, ),
又||=||,∴⊥,
∴k·kAN=k·=-1,∴m=.
将m=代入(1)式,得 1+3k2-()2>0(k≠0),
即k2<1,∴k∈(-1, 0)∪(0, 1).
综合①②得,k的取值范围是(-1, 1).
本题依托向量给出等量关系,既考查向量的模、共线等基础知识,又考查动点的轨迹,直线与椭圆的位置关系.通过向量和解析几何间的联系,陈题新组,考查基础知识和基本方法.按照求轨迹方程的方法步骤,把向量问题坐标化,几何问题代数化.对题目的要求:有较大的难度,有特别的解题思路、演变角度,要有一定的梯度.
如图,在长方体中,
,
,
.写出
,
,
,
四点的坐标.
正确答案
点的坐标是
的坐标是
的坐标是
点
的坐标是
.
在
轴上,且
,它的竖坐标是2;它的横坐标
与纵坐标
都是零,所以点
的坐标是
.
点在
轴上,且
,它的纵坐标是4;它的横坐标
与竖坐标
都是零,所以点
的坐标是
.
同理,点的坐标是
.
点在
平面上的射影是
,因此它的横坐标
与纵坐标
同点
的横坐标
与纵坐标
相同.在
平面上,点
的横坐标
,纵坐标
;点
在
轴上的射影是
,它的竖坐标与
的竖坐标相同,点
的竖坐标
.
所以点的坐标是
.
如图,在五面体ABCDEF中,FA 平面ABCD, AD//BC//FE,AB
AD,M为EC的中点,AF=AB=BC=FE=
AD
(1)求异面直线BF与DE所成的角的大小;
(2)证明平面AMD
平面CDE;
(3)求二面角A-CD-E的余弦值.
正确答案
(1)BCFE ……………………1分
∴BCEF是□ ∴BF//CE
∴∠CED或其补角为BF与DE所成角 ……………………2分
取AD中点P连结EP和CP
∵FE
AP ∴FA
EP
同理ABPC 又FA⊥平面ABCD ∴EF⊥平面ABCD
∴EP⊥PC、EP⊥AD 由AB⊥AD PC⊥AD
设FA=a,则EP=PC=PD=a
CD=DE=EC=a ∴△ECD是正三角形 ∴∠CED=60o
∴BF与DE成角60o ……………………2分
(2)∵DC=DE,M为EC中点 ∴DM⊥EC
连结MP,则MP⊥CE 又DMMP=M
∴DE⊥平面ADM ……………………3分
又CE平面CDE ∴平面AMD⊥平面CDE …… ………1分
(3)取CD中点Q,连结PQ和EQ ∵PC=DQ
∴PQ⊥CD,同理EQ⊥CD ∴∠PQE为二面角的平面角 ……………2分
在Rt△EPQ中,
∴二面角A-CD-E的余弦值为
略
.已知空间三点,则
的夹角的大小是__________
正确答案
分析:先分别求出 与
的坐标,再根据空间两向量夹角的坐标公式求出它们的夹角的余弦值,从而求出
与
的夹角θ.
解:=(-2,-1,3),
=(-1,3,-2),
cos<,
>=
=
=-
,
∴θ=<,
>=120°.
故答案为120°
设、
是平面直角坐标系(坐标原点为
)内分别与
轴、
轴正方向相同的两个单位向量,且
,
,则
的面积等于
正确答案
5
略
已知空间四边形OABC,点M、N分别是OA、BC的中点,且=a,
=b,
=c,用a,b,c表示向量
=________.
正确答案
(b+c-a)
如图,
=
(
+
)=
·[(
-
)+(
-
)]=
(
+
-2
)=
(
+
-
)=
(b+c-a).
设向量,其中
.
(1)若//
,求
的值;
(2)若函数的大小
正确答案
(1) 1 (2)
(1)∵,
∴,
∵//
∴
∴
.
(2)∵,
,
∴,
∵,∴
,∴
,∴
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