- 203.00 KB
- 2021-06-15 发布
- 1、本文档由用户上传,淘文库整理发布,可阅读全部内容。
- 2、本文档内容版权归属内容提供方,所产生的收益全部归内容提供方所有。如果您对本文有版权争议,请立即联系网站客服。
- 3、本文档由用户上传,本站不保证质量和数量令人满意,可能有诸多瑕疵,付费之前,请仔细阅读内容确认后进行付费下载。
- 网站客服QQ:403074932
第1课时 证明空间位置关系
1.若直线l的一个方向向量为a=(2,5,7),平面α的一个法向量为u=(1,1,-1),则( )
A.l∥α或l⊂α B.l⊥α
C.l⊂α D.l与α斜交
解析:A [由条件知a·u=2×1+5×1+7×(-1)=0,所以a⊥u,故l∥α或l⊂α.故选A.]
2.设平面α的法向量为(1,2,-2),平面β的法向量为(-2,-4,k),若α⊥β,则k等于( )
A.2 B.-4
C.-5 D.-2
解析:C [因为α⊥β,所以1×(-2)+2×(-4)+(-2)×k=0,所以k=-5.]
3.已知A(1,0,0),B(0,1,0),C(0,0,1),则平面ABC的一个单位法向量是( )
A. B.
C. D.
解析:D [因为A(1,0,0),B(0,1,0),C(0,0,1),所以=(-1,1,0),=(-1,0,1).
经验证,当n=时,
n·=-+0=0,n·=+0-=0,故选D.]
4.如图,在长方体ABCD-A1B1C1D1中,AB=2,AA1=,AD=2,P为C1D1的中点,M为BC的中点.则AM与PM的位置关系为( )
A.平行 B.异面
C.垂直 D.以上都不对
解析:C [以D点为原点,分别以DA,DC,DD1所在直线为x,y,z轴,建立如图所示的空间直角坐标系D-xyz,依题意,可得,D(0,0,0),P(0,1,),C(0,2,0),A(2,0,0),M(,2,0).
∴=(,2,0)-(0,1,)=(,1,-),=(,2,0)-(2,0,0)=(-,2,0),∴·=(,1,-)·(-,2,0)=0,即⊥,∴AM⊥PM.故选C项.]
5.在正方体ABCD-A1B1C1D1中,E,F分别在A1D,AC上,且A1E=A1D,AF=AC,则( )
A.EF至多与A1D,AC之一垂直
B.EF⊥A1D,EF⊥AC
C.EF与BD1相交
D.EF与BD1异面
解析:B [以D点为坐标原点,以DA,DC,DD1所在直线分别为x,y,z轴建立空间直角坐标系,设正方体棱长为1,则A1(1,0,1),D(0,0,0),A(1,0,0),C(0,1,0),E,F,B(1,1,0),D1(0,0,1),=(-1,0,-1),=(-1,1,0),
=,=(-1,-1,1),=-,·=·=0,从而EF∥BD1,EF⊥A1D,EF⊥AC.故选B.]
6.在空间直角坐标系中,点P(1,,),过点P作平面yOz的垂线PQ,则垂足Q的坐标为________.
解析:由题意知,点Q即为点P在平面yOz内的射影,
所以垂足Q的坐标为(0,,).
答案:(0,,)
7.(2019·武汉市调研)已知平面α内的三点A(0,0,1),B(0,1,0),C(1,0,0),平面β的一个法向量n=(-1,-1,-1),则不重合的两个平面α与β的位置关系是________________________________________________________________________.
解析:设平面α的法向量为m=(x,y,z),
由m·=0,得x·0+y-z=0⇒y=z,
由m·=0,得x-z=0⇒x=z,取x=1,
∴m=(1,1,1),m=-n,∴m∥n,∴α∥β.
答案:α∥β
8.如图,在正方体ABCD-A1B1C1D1中,棱长为a,M、N分别为A1B和AC上的点,A1M=AN=,则MN与平面BB1C1C的位置关系是________.
解析:∵正方体棱长为a,A1M=AN=,
∴=,=,
∴=++=++
=(+)++(+)
=+.
又∵是平面B1BCC1的法向量,
∴·=·=0,
∴⊥.又∵MN⊄平面B1BCC1,∴MN∥平面B1BCC1.
答案:平行
9.如图,在多面体ABC-A1B1C1中,四边形A1ABB1是正方形,AB=AC,BC=AB,B1C1
瘙綊BC,二面角A1-AB-C是直二面角.求证:
(1)A1B1⊥平面AA1C;
(2)AB1∥平面A1C1C.
证明:∵二面角A1-AB-C是直二面角,四边形A1ABB1为正方形,∴AA1⊥平面BAC.
又∵AB=AC,BC=AB,
∴∠CAB=90°,即CA⊥AB,
∴AB,AC,AA1两两互相垂直.
建立如图所示的空间直角坐标系Axyz,
设AB=2,则A(0,0,0),B1(0,2,2),A1(0,0,2),C(2,0,0),C1(1,1,2).
(1)=(0,2,0),=(0,0,-2),=(2,0,0),
设平面AA1C的一个法向量n=(x,y,z),
则即即
取y=1,则n=(0,1,0).
∴=2n,即∥n.∴A1B1⊥平面AA1C.
(2)易知=(0,2,2),=(1,1,0),=(2,0,-2),设平面A1C1C的一个法向量m=(x1,y1,z1),
则即
令x1=1,则y1=-1,z1=1,即m=(1,-1,1).
∴·m=0×1+2×(-1)+2×1=0,∴⊥m.
又AB1⊄平面A1C1C,∴AB1∥平面A1C1C.
10.如图所示,在四棱锥P-ABCD中,PC⊥平面ABCD,PC=2,在四边形ABCD中,∠B
=∠C=90°,AB=4,CD=1,点M在PB上,PB=4PM,PB与平面ABCD成30°的角.求证:
(1)CM∥平面PAD;
(2)平面PAB⊥平面PAD.
证明:(1)以C为坐标原点,CB为x轴,CD为y轴,CP为z轴建立如图所示的空间直角坐标系C-xyz.
∵PC⊥平面ABCD,
∴∠PBC为PB与平面ABCD所成的角,
∴∠PBC=30°,
∵PC=2,∴BC=2,PB=4,
∴D(0,1,0),B(2,0,0),A(2,4,0),P(0,0,2),
M,
∴=(0,-1,2),=(2,3,0),
=.
(1)设n=(x,y,z)为平面PAD的一个法向量,
由即
令y=2,得n=(-,2,1).
∴n·=-×+2×0+1×=0,
∴n⊥.又CM⊄平面PAD,
∴CM∥平面PAD.
(2)如(1)中图,取AP的中点E,连接BE,
则E(,2,1),=(-,2,1).
∵PB=AB,∴BE⊥PA.
又∵·=(-,2,1)·(2,3,0)=0,
∴⊥,∴BE⊥DA.
又PA∩DA=A,∴BE⊥平面PAD.
又∵BE⊂平面PAB,
∴平面PAB⊥平面PAD.