0  293915  293923  293929  293933  293939  293941  293945  293951  293953  293959  293965  293969  293971  293975  293981  293983  293989  293993  293995  293999  294001  294005  294007  294009  294010  294011  294013  294014  294015  294017  294019  294023  294025  294029  294031  294035  294041  294043  294049  294053  294055  294059  294065  294071  294073  294079  294083  294085  294091  294095  294101  294109  447090 

4.试用向量证明三垂线定理及其逆定理.

已知:如下图,POPA分别是平面α的垂线和斜线,OAPAα内的射影,aα,求证:aPAaOA.

证明:设直线a上非零向量a,要证aPAaOA,即证a· =0a· =0.

aαa· =0,∴a·=a·(+)=a·+a·=a·.

a·=0a·=0,即aPAaOA.

评述:向量的数量积为零是证明空间直线垂直的重要工具.在应用过程中,常需要通过加、减法对向量进行转换,当然,转换的方向是有利于计算向量的数量积.

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3.已知a+3b与7a-5b垂直,且a-4b与7a-2b垂直,则〈ab〉=_____________.

解析:由条件知(a+3b)·(7a-5b)=7|a|2-15|b|2+16a·b=0,及(a-4b)·(7a-2b)=

7|a|2+8|b|2-30a·b=0.两式相减得46a·b=23|b|2,∴a·b= |b|2.代入上面两个式子中的任意一个,即可得到|a|=|b|.∴cos〈ab〉===.

∴〈ab〉=60°.

答案:60°

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2.OABC为空间四个点,又为空间的一个基底,则

A.OABC四点不共线                B.OABC四点共面,但不共线

C.OABC四点中任意三点不共线      D.OABC四点不共面

解析:由基底意义,三个向量不共面,但A、B、C三种情形都有可能使共面.只有D才能使这三个向量不共面,故应选D.

答案:D

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1.平行六面体ABCD-A1B1C1D1中,MACBD的交点,若 =a =b =

c,则下列式子中与相等的是

A.- a+ b+c                       B. a+ b+c

C. ab+c                       D.- ab+c

解析:= + =+ (+)=+ =ca+ b,故选A.

答案:A

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5.已知四边形ABCD中,=a-2c=5a+6b-8c,对角线ACBD的中点分别为EF,则=_____________.

解析:∵=++

=++

两式相加,得2=(+)+(+)+(+).

EAC的中点,

+=0.同理,+=0.

∴2= +=(a-2c)+(5a+6b-8c)=6a+6b-10c.∴=3a+3b-5c.

答案:3a+3b-5c

●典例剖析

[例1] 证明空间任意无三点共线的四点ABCD共面的充分必要条件是:对于空间任一点O,存在实数xyzx+y+z=1,使得=x+y +z.

剖析:要寻求四点ABCD共面的充要条件,自然想到共面向量定理.

解:依题意知,BCD三点不共线,则由共面向量定理的推论知:四点ABCD共面对空间任一点O,存在实数x1y1,使得=+x1 +y1=+x1()+y1()=(1-x1y1)+x1+y1,取x=1-x1y1y=x1z=y1,则有=x+y+z,且x+y+z=1.

特别提示

向量基本定理揭示了向量间的线性关系,即任一向量都可由基向量唯一的线性表示,为向量的坐标表示奠定了基础.共(线)面向量基本定理给出了向量共(线)面的充要条件,可用以证明点共(线)面.本题的结论,可作为证明空间四点共面的定理使用.

[例2] 在平行四边形ABCD中,AB=AC=1,∠ACD=90°,将它沿对角线AC折起,使ABCD成60°角,求BD间的距离.

解:如下图,因为∠ACD=90°,

所以· =0.同理,·=0.

因为ABCD成60°角,

所以〈〉=60°或120°.因为=++

所以2=2+2+2+2·+2·+2·=2+2+2+2·=3+2×1×1×cos〈〉=   4  (〈=60°),

  2  (〈=120°).

所以||=2或

BD间的距离为2或.

[例3] 在棱长为1的正方体ABCD-A1B1C1D1中,BD1交平面ACB1于点E

求证:(1)BD1⊥平面ACB1

(2)BE=ED1.

证明:(1)我们先证明BD1AC.

= + + = +

·=( + +)·(+)=·+ ·=··=||2-||2=1-1=0.

BD1AC.同理可证BD1AB1,于是BD1⊥平面ACB1.

(2)设底面正方形的对角线ACBD交于点M,则= = ,即2=.对于空间任意一点O,设=b =m=b1=d1,则上述等式可改写成2(mb)=d1b1b1+2m=d1+2b.记==e.此即表明,由e向量所对应的点E分线段B1MD1B各成λ(λ=2)之比,所以点E既在线段B1M(B1MACB1)上又在线段D1B上,所以点ED1B与平面ACB1之交点,此交点ED1B分成2与1之比,即D1EEB=2∶1.∴BE=ED1.

思考讨论

利用空间向量可以解决立体几何中的线线垂直、线线平行、四点共面、求长度、求夹角等问题.

●闯关训练

夯实基础

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4.已知a=(1,0),b=(mm)(m>0),则〈ab〉=_____________.

答案:45°

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3.在平行六面体ABCD-ABCD′中,向量

A.有相同起点的向量                    B.等长的向量

C.共面向量                           D.不共面向量

解析:∵==

共面.

答案:C

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2.设向量abc不共面,则下列集合可作为空间的一个基底的是

A.{a+bbaa}                         B.{a+bbab}

C.{a+bbac}                         D.{a+b+ca+bc}

解析:由已知及向量共面定理,易得a+bbac不共面,故可作为空间的一个基底,故选C.

答案:C

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1.在以下四个式子中正确的有

a+b·ca·(b·c),a(b·c),|a·b|=|a||b|

A.1个             B.2个             C.3个             D.0个

解析:根据数量积的定义,b·c是一个实数,a+b·c无意义.实数与向量无数量积,故a·(b·c)错,|a·b|=|a||b||cos〈ab〉|,只有a(b·c)正确.

答案:A

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9.6  空间向量及其运算(B)

●知识梳理

空间两个向量的加法、减法法则类同于平面向量,即平行四边形法则及三角形法则.

a·b=|a||b|cos〈ab〉.

a2=|a|2.

ab不共线,那么向量pab共面的充要条件是存在实数xy,使p=xa+yb.

abc不共面,空间的任一向量p,存在实数xyz,使p=xa+yb+zc.

●点击双基

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