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  • 2021-06-11 发布

高考数学专题复习练习第6讲 空间向量及其运算

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第6讲 空间向量及其运算 一、选择题 ‎1.以下四个命题中正确的是 (  ).‎ A.空间的任何一个向量都可用其他三个向量表示 B.若{a,b,c}为空间向量的一组基底,则{a+b,b+c,c+a}构成空间向 量的另一组基底 C.△ABC为直角三角形的充要条件是·=0‎ D.任何三个不共线的向量都可构成空间向量的一组基底 解析 若a+b、b+c、c+a为共面向量,则a+b=λ(b+c)+μ(c+a),(1-μ)a=(λ-1)b+(λ+μ)c,λ,μ不可能同时为1,设μ≠1,则a=b+c,则a、b、c为共面向量,此与{a,b,c}为空间向量基底矛盾.‎ 答案 B ‎2.若向量a=(1,1,x),b=(1,2,1),c=(1,1,1),满足条件(c-a)·(2b)=-2,则x= (  ).‎ A.-4 B.-‎2 ‎ C.4 D.2‎ 解析 ∵a=(1,1,x),b=(1,2,1),c=(1,1,1),‎ ‎∴c-a=(0,0,1-x),2b=(2,4,2).‎ ‎∴(c-a)·(2b)=2(1-x)=-2,∴x=2.‎ 答案 D ‎3.若{a,b,c}为空间的一组基底,则下列各项中,能构成基底的一组向量是(  ).‎ A.{a,a+b,a-b} B.{b,a+b,a-b}‎ C.{c,a+b,a-b} D.{a+b,a-b,a+2b}‎ 解析 若c、a+b、a-b共面,则c=λ(a+b)+m(a-b)=(λ+m)a+(λ-m)b,则a、b、c为共面向量,此与{a,b,c}为空间向量的一组基底矛盾,故c,a+b,a-b可构成空间向量的一组基底.‎ 答案 C ‎4.如图所示,已知空间四边形OABC,OB=OC,且∠AOB=∠AOC=,则cos〈,〉的值为 (  ).‎ A.0      B. ‎ C.      D. 解析 设=a,=b,=c,‎ 由已知条件〈a,b〉=〈a,c〉=,且|b|=|c|,‎ ·=a·(c-b)=a·c-a·b=|a||c|-|a||b|=0,∴cos〈,〉=0.‎ 答案 A ‎5.如图所示,在长方体ABCD-A1B‎1C1D1中,M为A‎1C1与B1D1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 =+=+(-)‎ ‎=c+(b-a)=-a+b+c.‎ 答案 A ‎6.如图,在大小为45°的二面角A-EF-D中,四边形ABFE,CDEF都是边长为1的正方形,则B,D两点间的距离是(  )‎ A. B. C.1‎ D. 解析 =++,∴||2=||2+||2+||2+2·+2·+2·=1+1+1-=3-,故||=.‎ 答案 D 二、填空题 ‎7. 设R,向量,且,则 解析 .‎ 答案 ‎ ‎8. 在空间四边形ABCD中,·+·+·=________.‎ 解析 如图,设=a,=b,=c,‎ ·+·+·=a·(c-b)+b·(a-c)+c·(b-a)=0.‎ 答案 0‎ ‎9.已知ABCD-A1B‎1C1D1为正方体,①(++)2=32;②·(-)=0;③向量与向量的夹角是60°;④正方体ABCD-A1B‎1C1D1的体积为|··|.其中正确命题的序号是________.‎ 解析 由⊥,⊥,⊥⊥,得(++)2=3()2,故①正确;②中-=,由于AB1⊥A‎1C,故②正确;③中A1B与AD1两异面直线所成角为60°,但与的夹角为120°,故③不正确;④中|··|=0.故④也不正确.‎ 答案 ①②‎ ‎10.如图,空间四边形OABC中,OA=8,AB=6,AC=4,BC=5,∠OAC=45°,∠OAB=60°,则OA与BC所成角的余弦值等于________.‎ 解析 设=a,=b,=c.‎ OA与BC所成的角为θ,‎ ·=a(c-b)=a·c-a·b=a·(a+)-a·(a+)=a2+a·-a2-a·=24-16.‎ ‎∴cos θ===.‎ 答案  三、解答题 ‎11.已知A、B、C三点不共线,对平面ABC外的任一点O,若点M满足=(++).‎ ‎(1)判断、、三个向量是否共面;‎ ‎(2)判断点M是否在平面ABC内.‎ 解 (1)由已知++=3 ,‎ ‎∴-=(-)+(-),‎ 即=+=--,‎ ‎∴,,共面.‎ ‎(2)由(1)知,,,共面且基线过同一点M,‎ ‎∴四点M,A,B,C共面,从而点M在平面ABC内.‎ ‎12.把边长为a的正方形ABCD沿对角线AC折起成直二面角,点E、F分别是AD、BC的中点,点O是原正方形的中心,求:‎ ‎(1)EF的长;‎ ‎(2)折起后∠EOF的大小.‎ 解 如图,以O点为原点建立空间直角坐标系O-xyz,则A(0,-a,0),‎ B(a,0,0),C(0,a,0),D(0,0,a),E(0,-a,a),‎ F(a,a,0).‎ ‎(1)||2=2+2+2=a2,∴|EF|=a.‎ ‎(2)=,=,‎ ·=0×a+×+a×0=-,‎ ‎||=,||=,cos〈,〉==-,‎ ‎∴∠EOF=120°.‎ ‎13.如图,已知M、N分别为四面体ABCD的面BCD与面ACD的重心,且G为AM上一点,且GM∶GA=1∶3.求证:B、G、N三点共线.‎ 证明 设=a,=b,=c,则 =+=+ ‎=-a+(a+b+c)=-a+b+c,‎ =+=+(+)‎ ‎=-a+b+c=.‎ ‎∴∥,即B、G、N三点共线.‎ ‎14.如图所示,已知空间四边形ABCD的每条边和对角线长都等于1,点E,F,G分别是AB、AD、CD的中点,计算:‎ ‎(1)·;(2)·;(3)EG的长;‎ ‎(4)异面直线AG与CE所成角的余弦值.‎ 解 设=a,=b,=c.‎ 则|a|=|b|=|c|=1,〈a,b〉=〈b,c〉=〈c,a〉=60°,‎ ‎(1)==c-a,=-a,=b-c,‎ ·=·(-a)=a2-a·c=,‎ ‎(2)·=(c-a)·(b-c)‎ ‎ =(b·c-a·b-c2+a·c)=-;‎ ‎(3)=++=a+b-a+c-b ‎ =-a+b+c,‎ ‎||2=a2+b2+c2-a·b+b·c-c·a=,则||=.‎ ‎(4)=b+c,=+=-b+a,‎ cos〈,〉==-,‎ 由于异面直线所成角的范围是(0°,90°],‎ 所以异面直线AG与CE所成角的余弦值为.‎