8.已知向量a=(1,-3,2),b=(-2,1,1),O为原点,点A(-3,-1,4),B(-2,-2,2).
(1)求|2a+b|;
(2)在直线AB上,是否存在一点E,使得⊥b?
解:(1)2a+b=(2,-6,4)+(-2,1,1)=(0,-5,5),
故|2a+b|==5.
(2)假设存在一点E满足题意,即=t (t≠0).
=+=+t
=(-3,-1,4)+t(1,-1,-2)
=(-3+t,-1-t,4-2t),
若⊥b,则·b=0,
所以-2(-3+t)+(-1-t)+(4-2t)=0,解得t=,
因此存在点E,使得⊥b,
此时点E的坐标为(-,-,).
7.如图,平行六面体ABCD-A1B1C1D1中,
以顶点A为端点的三条棱长都为1,且
两夹角为60°.
(1)求AC1的长;
(2)求BD1与AC夹角的余弦值.
解:设=a,=b,=c,则两两夹角为60°,且模均为1.
(1)=+=++=a+b+c.
∴||2=(a+b+ c)2=|a|2+|b|2+|c|2+2a·b+2b·c+2a·c
=3+6×1×1×=6,
∴||=,即AC1的长为.
(2)=+=-+=b-a+c.
∴·=(b-a+c)·(a+b)
=a·b-a2+a·c+b2-a·b+b·c
=1.
||==,|AC―→|==,
∴cos〈,〉===.
∴BD1与AC夹角的余弦值为.
题组四 |
空间向量及其运算的综合 |
6.(2010·长沙模拟)二面角α-l-β为60°,A、B
是棱l上的两点,AC、BD分别在半平面α、β内,
AC⊥l,BD⊥l,且AB=AC=α,BD=2a,则CD
的长为 ( )
A.2a B.a C.a D.a
解析:∵AC⊥l,BD⊥l,
∴〈,〉=60°,且·=0,·=0,
∴=++,
∴||=
==2a.
答案:A
5.如图所示,已知空间四边形的每条边和对角线长都等于a,
点E、F、G分别为AB、AD、DC的中点,则a2等于( )
A.2· B.2·
C.2· D.2·
解析:〈,〉=,∴2·=2a2×cos=a2.
答案:B
4.如图在平行六面体ABCD-A1B1C1D1中,E、F、G
分别是A1D1、D1D、D1C1的中点.
求证:平面EFG∥平面AB1C.
证明:设=a,=b,=c,
则=+=(a+b),=a+b=2,
∴∥,
=+=b-c=(b-c),
=+=b-c=2,∴∥.
又∵EG与EF相交,AC与B1C相交,
∴平面EFG∥平面AB1C.
题组三 |
空间向量数量积及应用 |
3.A(1,0,1),B(4,4,6),C(2,2,3),D(10,14,17)这四个
点是否共面________(共面或不共面).
解析:=(3,4,5),=(1,2,2),
=(9,14,16),
设=x+y.
即(9,14,16)=(3x+y,4x+2y,5x+2y),
∴从而A、B、C、D四点共面.
答案:共面
2.如图,在底面ABCD为平行四边形的四棱柱
ABCD-A1B1C1D1中,M是AC与BD的交点,
若=a,=b,=c,则下列向
量中与相等的向量是 ( )
A.-a+b+c B.a+b+c
C.a-b+c D.-a-b+c
解析:由题意,根据向量运算的几何运算法则,
=+=c+
=c+(-)=-a+b+c.
答案:A
题组二 |
空间中的共线、共面问题 |
1.如图所示,已知四面体ABCD,E、F、G、H分别为
AB、BC、CD、AC的中点,则(++)化简
的结果为 ( )
A. B.
C. D.
解析:(++)=(+)==·2=.
答案:C
10.设P是60°的二面角α-l-β内一点,PA⊥α,PB⊥β,A、B分别为垂足,PA=2,PB=4,则AB的长是________.
解析:如图所示,PA与PB确定平面γ,与l交于点E,则BE⊥l,AE⊥l,
∴∠BEA即为二面角的平面角,
∴∠BEA=60°,从而∠BPA=120°,
∴AB=
==2.
答案:2
9.(2009·浙江高考)在三棱柱ABC-A1B1C1中,各棱长相等,侧棱垂直于底面,点D是侧面BB1C1C的中心,则AD与平面BB1C1C所成角的大小是 ( )
A.30° B.45° C.60° D.90°
解析:如图,取BC中点E,连结DE、AE、AD,
依题意知三棱柱为正三棱柱,易得AE⊥平面BB1C1C,
故∠ADE为AD与平面BB1C1C所成的角.设各棱长为1,
则AE=,DE=,
tan∠ADE===,
∴∠ADE=60°.
答案:C
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