- 空间向量及其运算
- 共1844题
结晶体的基本单位称为晶胞,图(1)是食盐晶胞的示意图(可看成是八个棱长为的小正方体堆积成的正方体),其中色点代表钠原子,黑点代表氯原子.如图(2),建立空间直角坐标
后,试写出全部钠原子所在位置的坐标.
图(1)
图(2)
正确答案
五个钠原子所在位置的坐标分别是,
,
,
,
.
把图中的钠原子分成下、中、上三层来写它们所在位置的坐标.
下层的原子全部在平面上,它们所在位置的竖坐标全是0,所以这五个钠原子所在位置的坐标分别是
,
,
,
,
;
中层的原子所在的平面平行于平面,与
轴交点的竖坐标为1,所以,这四个钠原子所在位置的坐标分别是
,
,
,
;
上层的原子所在的平面平行于平面,与
轴交点的竖坐标为
,所以,这五个钠原子所在位置的坐标分别是
,
,
,
,
.
、
、
为
的三内角,且其对边分别为a、b、c,若
,
,且
.
(1)求角;
(2)若,三角形面积
,求的值.
正确答案
.
解:(1)∵,,
,且
.
∴, ……(2分)
即,又
,
……(5分)
(2)
,
……(7分)
又由余弦定理得: ……(10分)
,故. ……(12分)
如图所示,四棱锥P-ABCD的底面ABCD为一直角梯形,其中BA⊥AD,CD⊥AD,CD=AD=2AB,PA⊥底面ABCD,E是PC的中点.
(1)求证:BE∥平面PAD;
(2)若BE⊥平面PCD,求平面EBD与平面BDC夹角的余弦值.
正确答案
(1)见解析(2)
设AB=a,PA=b,如图所示,建立空间直角坐标系,则A(0,0,0),B(a,0,0),P(0,0,b),C(2a,2a,0),D(0,2a,0),E.
(1)证明:=
,
=(0,2a,0),
=(0,0,b),所以
=
+
,又BE⊄平面PAD,AD⊂平面PAD,AP⊂平面PAD,故BE∥平面PAD.
(2)∵BE⊥平面PCD,∴BE⊥PC,即·
=0,
=(2a,2a,-b),∴
·
=2a2-
=0,即b=2a.
在平面BDE和平面BDC中,=(0,a,a),
=(-a,2a,0),
=(a,2a,0),
所以平面BDE的一个法向量为n1=(2,1,-1),平面BDC的一个法向量为n2=(0,0,1).
cos〈n1,n2〉=-,所以平面EBD与平面BDC夹角的余弦值为
.
在如图所示的空间直角坐标系O-xyz中,原点O是BC的中点,A点坐标为,D点在平面yoz上,BC=2,∠BDC=90°,∠DCB=30°.
(Ⅰ)求D点坐标;
(Ⅱ)求的值.
正确答案
(Ⅰ)(Ⅱ)
试题分析:(Ⅰ)D在平面yoz上,可知横坐标为0,再由过D点作DH⊥BC,垂足为H.可知中坐标为OH,竖坐标为DH.
(Ⅱ)由向量的数量积可得
.
试题解析:(Ⅰ)在平面yoz上,过D点作DH⊥BC,垂足为H.
在△BDC中,由∠BDC=90°,∠DCB=30°,BC=2,
得,
(Ⅱ)由得
由题设知:B(0,-1,0),C(0,1,0),
,
,
及向量数量积的夹角公式.
如图,在四棱锥中,
底面
,底面
为正方形,
,
分别是
的中点.
(1)求证:;
(2)在平面内求一点
,使
平面
,并证明你的结论;
(3)求与平面
所成角的正弦值.
正确答案
(1)详见解析;(2)详见解析;(3)
试题分析:在空间中直线、平面的平行和垂直关系的判定,求空间中的角,可以用相关定义和定理解决,如(1)中,易证,
,所以,
,但有些位置关系很难转化,特别求空间中的角,很难找到直线在平面内的射影,很难作出二面角,这时空间向量便可大显身手,如果图形便于建立空间直角坐标系,则更为方便,本题就是建立空间直角坐标系,写出各点坐标(1)计算
即可;(2)设
,再由
,
解出
,即可找出点
;(3)用待定系数法求出件可求出平面
的法向量,再求出平面
的法向量与向量平面
的夹角的余弦,从而得到结果.
试题解析:以所在直线为
轴、
轴、
轴建立空间直角坐标系(如图),设
,则
,
,
,
,
,
,
.
(1)因为,所以
. 4分
(2)设,则
平面
,
,
,所以
,
,所以
∴点坐标为
,即
点为
的中点. 8分
(3)设平面的法向量为
.
由得,
即
,
取,则
,
,得
.
,
所以,与平面
所成角的正弦值的大小为
13分
11.空间直角坐标系中两点A(0,0,1),B(0,1,0),则线段AB的长度为 .
正确答案
A,B两点的坐标分别是A(0,0,1),B(0,1,0),
所以线段AB的长度为。
棱长都相等的三棱锥的四个顶点都在同一外球面上,棱长为;
(Ⅰ) 求此三棱锥的表面积;
(Ⅱ) 求此三棱锥的高;
(Ⅲ) 求此球的半径.
正确答案
解:(Ⅰ)三棱锥的表面积为;
(Ⅱ) 三棱锥的高为;
(Ⅲ) 球的半径
略
已知△ABC的面积S满足
(I)求的取值范围;
(2)求函数的最大值.
正确答案
(1) (2) 3
(I)由题意知
(II)
最大,其最大值为3.
如图,正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为1,E、F分别是棱BC、DD1上的点,如果B1E⊥平面ABF,则CE与DF的和的值为________.
正确答案
1
以D1A1、D1C1、D1D分别为x,y,z轴建立空间直角坐标系,设CE=x,DF=y,则易知E(x,1,1),B1(1,1,0),∴=(x-1,0,1),又F(0,0,1-y),B(1,1,1),∴
=(1,1,y),由于AB⊥B1E,故若B1E⊥平面ABF,只需
·
=(1,1,y)·(x-1,0,1)=0⇒x+y=1.
已知l∥α,且l的方向向量为(2,m,1),平面α的法向量为,则m=________.
正确答案
-8
(2,m,1)·=0,得m=-8.
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