- 空间向量及其运算
- 共1844题
如图,正方体ABCD-A1B1C1D1中,E,F分别为AB与BB1的中点,
(Ⅰ)求证:EF⊥平面A1D1B ;
(Ⅱ)求二面角F-DE-C大小.
正确答案
(1) 以D为原点,分别以DA、DC、DD1所在直线为X、Y、Z轴,建立空间直角坐标系(如图所示),设正方体ABCD-A1B1C1D1棱长为2,则E(2,1,0),F(2,2,1),
(2) A1(2,0,2),D1(0,0,2),B(2,2,0);=(0,1,1),
=(-2,0,0),
=(0,2,-2).
由•
=0,
•
="0" ,可得 EF⊥A1D1,
EF⊥A1B,∴EF⊥平面A1D1B
(2)平面CDE的法向量为=(0,0,2),设平面DEF的法向量为
=(x,y,z),由
•
=0,
•
="0" ,解得2 x=" -" y=z,
可取 =(1,-2,2),设二面角F-DE-C大小为θ,
∴cosθ==
=
,
即二面角F—DE—C大小为rccos
略
如图所示,己知三棱柱的侧棱与底面垂直,
,MN分别是
的中点,P点在
上,且满足
(I)证明:
(II)当取何值时,直线PN与平面ABC所成的角
最大?并求出该最大角的正切值;
(III) 在(II)条件下求P到平而AMN的距离.
正确答案
(Ⅰ) (12分) (Ⅰ)以分别为
轴的正方向,建立空间直角坐标系,则
,
,
----2分
从而,-------4分(3分)
∴ -------5分(4分)
(Ⅱ)平面ABC的一个法向量为n=(0,0,1)---------6分(5分)
则sinθ=∣cos<>∣=
=
------8分(6分)
而,当θ最大时,sinθ最大,tanθ最大,…理(7分)
故时,sinθ取到最大值
时,tanθ=2 ……(8分)
(Ⅲ)设平面AMN的法向量为="(x,y" ,z) 由
.
=0 ,
.
=0
得 =(1,
,2)
=(
,0,1) …(10分)
略
在长方体ABCD-A1B1C1D1中,AB=2,BC=B1B=1,M、N分别是AD、DC的中点.
(1)求证:MN//A1C1;
(2)求:异面直线MN与BC1所成角的余弦值.
正确答案
(1)连结AC,M、N分别为AD、DC中点
MN//AC且AC//A1C1,AC=A1C1
MN// A1C1
(2)连结A1B,由(1)知A1C1B为所求角
A1B=A1C1=
,BC1=
由余弦定理得
A1C1B=
=
略
正方体ABCD-A1B1C1D1中,二面角C1-AB-C的平面角等于________.
正确答案
试题分析:
解:如图,设正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为1,以DA为x轴,以DC为y轴,以DD1为z轴,建立空间直角坐标系,则A(1,0,0),B(1,1,0),C1(0,1,1),∴ =(0,1,0),
=(-1,1,1),设面ABC1的法向量为
=(x,y,z),∵
•
=0,
•
=0,∴y=0,-x+y+z=0,∴
=(1,0,1),∵面ABC的法向量
=(0,0,1),设二面角C1-AB-C的平面角为θ,∴cosθ=|cos<
,
>|=
,∴θ=45°,答案为45°.
点评:本题考查二面角的平面角及求法,是基础题.解题时要认真审题,注意向量法的合理运用
已知四棱锥的底面为直角梯形,
,
底面
,且
,
,
是
的中点。
(1)证明:面面
;
(2)求与
所成的角;
(3)求面与面
所成二面角的余弦值.
正确答案
证明:以为坐标原点
长为单位长度,如图建立空间直角坐标系,则各点坐标为
.
(1)证明:因
由题设知,且
与
是平面
内的两条相交直线,由此得
面
.又
在面
上,故面
⊥面
.
(2)因
(3)平面的一个法向量设为
,
平面的一个法向量设为
,
所求二面角的余弦值为
(1)利用面面垂直的性质,证明CD⊥平面PAD.
(2)建立空间直角坐标系,写出向量与
的坐标,然后由向量的夹角公式求得余弦值,从而得所成角的大小.
(3)分别求出平面的法向量和面
的一个法向量,然后求出两法向量的夹角即可.
长方体中,
(1)求直线所成角;
(2)求直线所成角的正弦.
正确答案
(1)直线所成角为90°;(2)
。
试题分析:以D为原点建系 1分
(1) 3分
直线所成角为90° 5分
(2) 7分
9分
所求角的正弦值为 10分
点评:典型题,立体几何题,是高考必考内容,往往涉及垂直关系、平行关系、角、距离、体积的计算。在计算问题中,有“几何法”和“向量法”。利用几何法,要遵循“一作、二证、三计算”的步骤,利用空间向量,省去繁琐的证明,也是解决立体几何问题的一个基本思路。注意运用转化与化归思想,将空间问题转化成平面问题。
若,
,
是平面
内的三点,设平面
的法向量
,则
______________
正确答案
解:
如图,在正四棱柱中,
,
,
为
的中点,
.
(Ⅰ) 证明:∥平面
;
(Ⅱ)证明:平面
.
正确答案
Ⅰ)证明:因为,所以
∥
因为面
,
面
,所以
∥面
………………………6分
(Ⅱ)连接,因为
,所以
所以四边形为正方形
所以
因为∥
,所以
………………8分
又因为,
,
所以面
所以[
因为,所以
面
略
已知正方体ABCD-A1B1C1D1 的棱长为a,E、F分别在DB 、D1C 上,且DE=D1F=求证:EF∥平面BB1C1C.
正确答案
证明:如图,建立空间直角坐标系Dxyz,
则,
故,
又n=(0,1,0)为平面BB1C1C的一个法向量,
而n·=(0,1,0).
=0,
所以又EF
平面BB1C1C,所以EF∥平面BB1C1C.
已知平面α经过三点A(1 ,2 ,3) ,B (2 ,0 ,-1 ),C(3 ,-2 ,0) , 则平面α的一个法向量是____ ___ (写出一个即可).
正确答案
形如(2k ,k ,0)(k ≠0) 的都可以
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