- 空间向量及其运算
- 共1844题
如图,在矩形ABCD中,AD=2,AB=4,E、F分别为边AB、AD的中点,现将△ADE沿DE
折起,得四棱锥A—BCDE.
(1)求证:EF∥平面ABC;
(2)若平面ADE⊥平面BCDE,求四面体FDCE的体积。
正确答案
略
已知棱长为1的正方体ABCD-A1B1C1D1中,E是A1B1的中点,则直线AE与平面ABC1D1所成角的正弦值为________.
正确答案
如图建立空间直角坐标系,=(0,1,0),
=(-1,0,1),
=(0,
,1),
设平面ABC1D1的法向量为n=(x,y,z),
由n·=0,n·
=0,可解得n=(1,0,1)
设直线AE与平面ABC1D所成的角为θ,则sinθ==
已知空间三点A(-2,0,2),B(-1,1,2),C(-3,0,4).设a=,b=
.
(1)求a和b的夹角θ;
(2)若向量ka+b与ka-2b互相垂直,求k的值.
正确答案
(1)arccos(2)k=-
或2.
∵A(-2,0,2),B(-1,1,2),C(-3,0,4),a=,b=
,
∴a=(1,1,0),b=(-1,0,2).
(1)∵cosθ=,∴a和b的夹角为arccos
.
(2)∵ka+b=k(1,1,0)+(-1,0,2)=(k-1,k,2),
ka-2b=(k+2,k,-4),且(ka+b)⊥(ka-2b),
∴(k-1,k,2)·(k+2,k,-4)=(k-1)(k+2)+k2-8
=2k2+k-10=0,解得k=-或2.
如图,已知四棱锥的底面是正方形,
,且
,点
分别在侧棱
、
上,且
。
(Ⅰ)求证:;
(Ⅱ)若,求平面
与平面
所成二面角的余弦值.
正确答案
解:(Ⅰ),
又正方形
中,
,
,
而
又 (6分)
(Ⅱ)如图建立空间直角坐标系,
又,
则有,
设,
,则有
同理可得,
由,得
又
∴平面的法向量为
而平面的法向量可为
,
故所求平面与平面
所成锐二面角的余弦值的大小为
(12分)
略
(本小题满分12分)已知向量,向量
(其中
为正常数).
(Ⅰ)若,求
时
的值;
(Ⅱ)设,若函数
的图像的相邻两个对称中心的距离为
,求
在区间
上的最小值.
正确答案
,
(Ⅰ)时,
,……………2分
则……………4分
,所以
……………6分
(Ⅱ)
. ………………9分
或
………………9分
∵函数的图像的相邻两个对称中心的距离为
∴的最小正周期为
,又
为正常数,
∴,解之,得
.故
. ………………………11分
因为,所以
.
故当时,
取最小值
…………………14分
设A1、A2、A3、A4、A5是空间中给定的5个不同的点,则使+
+
+
+
=0成立的点M的个数为________.
正确答案
1个
设A1、A2、A3、A4、A5坐标分别为(x1,y1,z1),(x2,y2,z2),(x3,y3,z3),(x4,y4,z4)(x5,y5,z5),设M坐标为(x,y,z).
由+
+
+
+
=0得方程
(x1-x)+(x2-x)+(x3-x)+(x4-x)+(x5-x)=0,
(y1-y)+(y2-y)+(y3-y)+(y4-y)+(y5-y)=0,
(z1-z)+(z2-z)+(z3-z)+(z4-z)+(z5-z)=0,
解得x=,y=
,z=
.
故有唯一的M满足等式.
已知在长方体ABCD-A1B1C1D1中,底面是边长为2的正方形,高为4,则点A1到截面AB1D1的距离是________.
正确答案
如图建立空间直角坐标系D-xyz,
则A1(2,0,4),A(2,0,0),
B1(2,2,4),D1(0,0,4),
=(-2,0,4),
=(0,2,4),
=(0,0,4),
设平面AB1D1的法向量为n=(x,y,z),
则,即
解得x=2z且y=-2z,不妨设n=(2,-2,1),
设点A1到平面AB1D1的距离为d,
则d==
.
如图所示,等腰△ABC的底边AB=6,高CD=3,点E是线段BD上异于点B、D的动点.点F在BC边上,且EF⊥AB.现沿EF将△BEF折起到△PEF的位置,使PE⊥AE.记
,用
表示四棱锥P-ACFE的体积.
(1)求的表达式;
(2)当x为何值时,取得最大值?
(3)当V(x)取得最大值时,求异面直线AC与PF所成角的余弦值
正确答案
(1);
(2)时
取得最大值.
(3)
(1)
即;
(2),
时,
时,
时
取得最大值.
(3)以E为空间坐标原点,直线EF为轴,直线EB为
轴,直线EP为
轴建立空间直角坐标系,则
;
,设异面直线AC与PF夹角是
如图(1),等腰直角三角形的底边
,点
在线段
上,
于
,现将
沿
折起到
的位置(如图(2)).
(Ⅰ)求证:;
(Ⅱ)若,直线
与平面
所成的角为
,求
长.
正确答案
(Ⅰ)详见解析(Ⅱ).
试题分析:(Ⅰ)要证线线垂直,可先考虑纯线面垂直,要证线面垂直,先找出图中的线线垂直,使结论得证;(Ⅱ)为方便利用直线与平面
所成的角为
,可建立空间直角坐标系,利用空间向量相关计算公式建立关于
长度的方程,解之即可.
试题解析:(Ⅰ),
,
,
平面
,
又,
;
(Ⅱ),
分别以
所在直线为
轴,
轴,
轴建立空间直角坐标系(如图)
设,则
,
,
,
可得 ,
设平面的法向量
,
,令
,可得
,因此
是平面
的一个法向量,
,
与平面
所成的角为
,
,即
,
解之得:,或
(舍),因此可得
的长为
.
在中,已知
,
则
的值为 .
正确答案
±2
略
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