- 空间向量及其运算
- 共1844题
已知平行六面体ABCD-A1B1C1D1中,点E是上底面A1B1C1D1(包括边界)内的任一点,若=x
+y
+z
,则x,y,z满足的关系式为:______.
正确答案
在平行六面体ABCD-A1B1C1D1中,因为点E是上底面A1B1C1D1(包括边界)内的任一点,
所以根据向量的加法得=
+
,
在底面A1B1C1D1内,根据平面向量的基本定理可得=y
+z
.(0≤y≤1,0≤z≤1),
所以=
+y
+z
,
所以x=1,0≤y≤1,0≤z≤1.
故答案为:x=1,0≤y≤1,0≤z≤1..
在四面体P-ABC中,PA,PB,PC两两垂直,设PA=PB=PC=a,则点P到平面ABC的距离为________.
正确答案
根据题意,可建立如图所示的空间直角坐标系P-xyz,则P(0,0,0),A(a,0,0),B(0,a,0),C(0,0,a).过点P作PH⊥平面ABC,交平面ABC于点H,则PH的长即为点P到平面ABC的距离.
∵PA=PB=PC,∴H为△ABC的外心.
又∵△ABC为正三角形,∴H为△ABC的重心,可得H点的坐标为.
∴PH=.
已知在直四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,底面ABCD为直角梯形,且满足AD⊥AB,BC∥AD,AD=16,AB=8,BB1=8.E,F分别是线段A1A,BC上的点.
(1)若A1E=5,BF=10,求证:BE∥平面A1FD.
(2)若BD⊥A1F,求三棱锥A1-AB1F的体积.
正确答案
略
(1)过E作EG∥AD交A1D于G,连结GF.
∵=,所以=,∴EG=10=BF.
∵BF∥AD,EG∥AD,∴BF∥EG.
∴四边形BFGE是平行四边形.
∴BE∥FG.…………………………………4分
又FGÌ平面A1FD,BEË平面A1FD,
∴BE∥平面A1FD. …………………………………6分
(2)∵在直四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,A1A⊥面ABCD,BDÌ面ABCD,∴A1A⊥BD.
由已知,BD⊥A1F,AA1∩A1F=A1,
∴BD⊥面A1AF.
∴BD⊥AF. ………………………………8分
∵梯形ABCD为直角梯形,且满足AD⊥AB,BC∥AD,
∴在Rt△BAD中,tan∠ABD==2.
在Rt△ABF中,tan∠BAF==.
∵BD⊥AF,∴∠ABD+∠BAF=,∴=,BF=4. ………………10分
∵在直四棱柱ABCD-A1B1C1D1中,A1A⊥面ABCD,
∴面AA1B1B⊥面ABCD,又面ABCD∩面AA1B1B=AB,∠ABF=90°,
∴FB⊥面AA1B1B,即BF为三棱锥F-A1B1A的高. ………………12分
∵∠AA1B1=90°,AA1=BB1=8,A1B1=AB=8,∴S=32.
∴V=V=×S×BF=.…14分
在四棱锥P-ABCD中,底面ABCD是正方形,E为PD中点,若=
,
=
,
=
,则
=______.
正确答案
=
(
+
)=-
+
(
+
)
=-+
+
=-
+
(
-
)+
(
-
)
=-+
+
=
-
+
.
故答案为:-
+
.
如图,直三棱柱ABC-A1B1C1中,AB=AC=1,AA1=2,∠B1A1C1=90°,D为BB1的中点,则异面直线C1D与A1C所成角的余弦值为________.
正确答案
以A为原点建立空间直角坐标系,如图A1(0,0,2),C(0,1,0),D(1,0,1),C1(0,1,2),
则=(1,-1,-1),
=(0,1,-2),|
|=
,|
|=
,
·
=1,
cos〈,
〉=
=
,
故异面直线C1D与A1C所成角的余弦值为.
正四棱锥S-ABCD中,O为顶点在底面上的射影,P为侧棱SD的中点,且SO=OD,则直线BC与平面PAC所成的角等于 .
正确答案
30°
如图,以O为原点建立空间直角坐标系Oxyz.
设OD=SO=OA=OB=OC=a,则A(a,0,0),B(0,a,0),C(-a,0,0),
P(0,-,
),
则=(2a,0,0),
=(-a,-
,
),
=(a,a,0).
设平面PAC的法向量为n,可取n=(0,1,1),
则cos<,n>=
=
=
,
∴<,n>=60°,
∴直线BC与平面PAC所成的角为90°-60°=30°.
如图,已知直三棱柱ABC-A1B1C1中,AC⊥BC,D为AB的中点,AC=BC=BB1.
求证:(1)BC1⊥AB1.
(2)BC1∥平面CA1D.
正确答案
见解析
【证明】如图,以C1点为原点,C1A1,C1B1,C1C所在直线分别为x轴、y轴、z轴建立空间直角坐标系.
设AC=BC=BB1=2,
则A(2,0,2),B(0,2,2),C(0,0,2),A1(2,0,0),B1(0,2,0),
C1(0,0,0),D(1,1,2).
(1)由于=(0,-2,-2),
=(-2,2,-2),
所以·
=0-4+4=0,
因此⊥
,
故BC1⊥AB1.
(2)取A1C的中点E,连接DE,由于E(1,0,1),
所以=(0,1,1).
又=(0,-2,-2),
所以=-
.
又ED和BC1不共线,所以ED∥BC1.
又DE⊂平面CA1D,BC1⊄平面CA1D,
故BC1∥平面CA1D.
如图,在梯形ABCD中,AB//CD,AD=DC=CB=a,,平面
平面ABCD,四边形ACFE是矩形,AE=a.
(1)求证:平面ACFE;
(2)求二面角B—EF—D的平面角的余弦值.
正确答案
(1)见解析;(2).
试题分析:(1)由已知可得四边形是等腰梯形,
且,
,得到
.
再根据平面平面
,交线为
,即得证.
(2)根据已有垂直关系,以点为原点,
所在直线为
坐标轴,建立空间直角坐标系,则
过作
,垂足为
.令
根据已有关系确定得到,
二面角的大小就是向量
与向量
所夹的角.
证明:(1)在梯形中,
,
,
四边形
是等腰梯形,
且
又平面
平面
,交线为
,
平面
5分
(2)由(1)知,以点为原点,
所在直线为
坐标轴,建立空间直角坐标系,则
过作
,垂足为
.令
由得,
,
即
二面角
的大小就是向量
与向量
所夹的角.
,
即二面角的平面角的余弦值为
. 12分
如图,在△ABC中,设=
,
=
,
=
,
=λ
,(0<λ<1),
=μ
(0<μ<1),试用向量
,
表示
.
正确答案
=
[λ(1-μ)
+μ(1-λ)
]
∵与
共线,∴
=m
=m(
-
)=m(μ
-
),
∴=
+
=
+m(μ
-
)=(1-m)
+mμ
①
又与
共线,∴
=n
=n(
-
)=n(λ
-
),
∴=
+
=
+n(λ
-
)=nλ
+(1-n)
②
由①②,得(1-m)+μm
=λn
+(1-n)
.
∵与
不共线,∴
③
解方程组③得: m=
代入①式得=(1-m)
+mμ
=
[λ(1-μ)
+μ(1-λ)
].
设向量=(-1,3,2),
=(4,-6,2),
=(-3,12,t),若
=m
+n
,则t=______,m+n=______.
正确答案
m+n
=(-m+4n,3m-6n,2m+2n),
∴(-m+4n,3m-6n,2m+2n)=(-3,12,t).
∴解得
∴m+n=.
故答案为:11,.
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