- 圆与方程
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(本小题满分12分)设点P的坐标为,直线l的方程为
.请写出点P到直线l的距离,并加以证明.
正确答案
解:点P到直线l的距离公式为. ————3分
证法1:过点P作直线l的垂线,垂足为H.若A = 0,则直线l的方程为,此时点P到直线l的距离为
,而
,可知结论是成立的. ————5分
若,则直线PH的斜率为
,方程为
,与直线l的方程联立可得
解得,
————9分
据两点间距离公式得
.
————12分
证法2:若B = 0,则直线l的方程为,此时点P到直线l的距离为
;
若,则直线l的方程为
,此时点P到直线l的距离为
;
若,
,过点P作y轴的垂线,交直线l于点Q,过点P作直线l于y轴的垂线,交直线l于点Q,设直线l的倾斜角为
,则
.
因为,
,
所以,.综上,
.
证法3:过点P作直线l的垂线,垂足为H.则直线PH的一个方向向量对应于直线l的一个法向量,而直线l的一个法向量为,又线段PH的长为d,所以
或
设点H的坐标为,则
,可得
把点H的坐标代入直线l的方程得
整理得,解得
.
证法4:过点P作直线l的垂线,垂足为H.在直线l上任取一点Q,直线PH的一个方向向量为
,据向量知识,向量
在向量
上的投影的绝对值恰好是线段PH的长,因此
因为,而点
满足
,所以
.因此
.
略
在空间直角坐标系中,点(-1,b,2)关于y轴的对称点是(a,-1,c-2),则点P (a,b,c)到坐标原点O的距离|PO|=______.
正确答案
由点(x,y,z)关于y轴的对称点是(-x,y,-z),点(-1,b,2)关于y轴的对称点是(a,-1,c-2),
∴a=1,b=-1,c=0,故所求距离|PO|=.
故答案为:.
已知A(1,-2,3),B(-2,2,4),则A,B两点间的距离是______.
正确答案
∵A(1,-2,3),B(-2,2,4),
∴|AB|==
故答案为:
如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,P为对角线BD1的三等分点,则P到各顶点的距离的不同取值有 个.
正确答案
4
试题分析:根据图形知,为一类点、
为一类点,
为一类点,
为一类点,共有4个.设正方体边长为
,不同取值为
.
已知点,
,
,
,点
在线段CD垂直平分线上,
求(1)线段CD垂直平分线方程。(2)取得最小值时
点的坐标。
正确答案
(1) 线段CD中点为,
, ………………2分
∴线段CD垂直平分线的斜率为
∴线段CD垂直平分线方程为:,即
………………6分
(2)解:设,……………7分
则………10分
当时,
取得最小值,即
略
正方体ABCD-A1B1C1D1中,棱长为a,P为棱AA1的中点,Q为棱BB1上任意一点,则PQ+QC的最小值是____________
正确答案
将面展开至如图位置,由图可知,当
三点共线时,
最小,此时
如图,在棱长为1的正方体-
中,点
到平面
的距离 。
正确答案
分析:利用等体积即Vc-A1BD=VA1-BCD,转化为点C到平面A1BD的距离.
解:构造三棱锥C-A1DB,并且有Vc-A1BD=VA1-BCD,
因为VA1-BCD= sh=
×
×1×1×1=
,
所以Vc-A1BD=.
设点C到平面A1BD的距离为x,
又因为Vc-A1BD=×SA1BD×x=
=
,
所以x=,即点C到平面A1BD的距离为
.
故答案为.
我们知道,在边长为a的正三角形内任一点到三边的距离之和为定值,类比上述结论,在边长
为a的正四面体内任一点到其四个面的距离之和为定值 。
正确答案
略
如图所示,平面M、N互相垂直,棱a上有两点A、B,AC⊂M,BD⊂N,且AC⊥a,BD⊥a,AB=12cm,AC=3cm,BD=4cm,则CD=______.
正确答案
连接AD
∵平面M、N互相垂直,BD⊥a,
∴BD⊥平面M,∴BD⊥BC
∵AB=12cm,AC=3cm,AB⊥AC,∴BC=cm,
又∵BD=4cm,BD⊥BC
∴CD=13cm
故答案为:13cm.
正方体的棱长为2,则
与平面
间的距离为__________。
正确答案
试题分析:如图,连结,则
与平面
间的距离等于平面
。求得
,因为点A到平面
的距离为
(由
),所以平面
的距离为
。
点评:当直线与平面平行时,要求出它们之间的距离,可转化为求出两平行平面之间的距离。
已知平行六面体中
则
▲
正确答案
略
如图,在半径为3的球面上有三点,
=90°,
,球心O到平面
的距离是
,则
两点的球面距离是
正确答案
分析:欲求B、C两点的球面距离,即要求出球心角∠BOC,将其置于三角形BOC中解决.
解:∵AC是小圆的直径.
所以过球心O作小圆的垂线,垂足O’是AC的中点.
O’C==,AC="3"
,
∴BC=3,即BC=OB=OC.∴∠BOC=,
则B、C两点的球面距离=
×3=π.
故答案为:π.
若P在坐标平面xOy内,A点坐标为(0,0,4),且d(P,A)=5,则点P组成的曲线为__ __.
正确答案
以(0,0)为圆心,以3为半径的圆
考查两点距离公式的应用和探究问题的能力.设P(x,y,0),则d(P,A)=,因为|PA|=5,所以x2+y2+16=25,即x2+y2=9.
所以P点在xOy坐标面上形成一个以(0,0)为圆心,以3为半径的圆.
已知三条直线l1:y=2x,l2:x+y-3=0,l3:x+ay-5=0能构成直角三角形,求a的值.
正确答案
.
∵l1的斜率k1=2,l2的斜率k2=-1,
∴k1·k2≠-1.
∴l1与l2不垂直.由
解得∴l1与l2的交点为A(1,2).若直线l1、l2、l3能构成直角三角形,则必有l1⊥l3或l2⊥l3,且l3不过点A,
即或
解得.
点M(4,-3,5)到原点的距离d=______,到z轴的距离d=______.
正确答案
由空间两点的距离公式可得:点M(4,-3,5)到原点的距离d=到z轴的距离d==5
,点M(4,-3,5)到z轴的距离d=
=5
故答案为:5;5
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