空间向量及其运算(含答案解析)

空间向量及其运算(含答案解析)
空间向量及其运算(含答案解析)

空间向量与立体几何

知识梳理

1、共线向量定理:空间任意两个向量a 、b (b ≠0 ),a //b 的充要条件是存在实数λ,

使___________

推论:A 、P 、B 三点共线?______________________

中点公式.1()2

OP OA OB =+ 2、共面向量定理:如果两个向量,a b 不共线,p 与向量,a b 共面的充要条件是存在实数,x y

使__________

推论:空间一点P 位于平面ABC 内?_______________________________________

3、空间向量基本定理:如果三个向量,,a b c 不共面,那么对空间任一向量p ,存在一个唯

一的有序实数组,,x y z ,使________________________

4、向量的数量积:______________________________________ 特别的,_______,__________

?⊥=?b a a a 数量积的运算律:(1)_____________________(2)___________________________

(3)___________________________

5、),,(),,,(321321b b b a a a ==,则

______________;____________;__________==-=+λ

如图,在正方体ABCD —A 1B 1C 1D 1中,E 、F 分

别是BB 1、DC 的中点.

(1)求AE 与D 1F 所成的角;

(2)证明AE ⊥平面A 1D 1F .

●对应训练 分阶提升

一、基础夯实

1.在下列条件中,使M 与A 、B 、C 一定共面的是( ) 例3图

__________

__________==?b a

A.OC OB OA OM --=2

B. 2

13151++= C.0=++MC MB MA D.0=+++OC OB OA OM

2.与向量a =(12,5)平行的单位向量是( ) A.??? ??135,1312 B.??

? ??--135,1312 C.??? ??--??? ??135,1312135,1312或 D.??

? ??±±135,1312 3.若向量{a , b ,c }是空间的一个基底,向量m =a +b ,n =a -b ,那么可以与m 、n 构成空间另一个基底的向量是( )

A.a

B.b

C. c

D.2a

4. a 、b 是非零向量,则〈a ,b 〉的范围是 ( )

A.(0,2π)

B.[0,2

π] C.(0,π) D.[0,π] 5.若a 与b 是垂直的,则a 2b 的值是( )

A.大于0

B.等于零

C.小于0

D.不能确定

6.向量a =(1,2,-2),b =(-2,-4,4),则a 与b ( )

A.相交

B.垂直

C.平行

D.以上都不对

7. A (1,1,-2)、B (1,1,1),则线段AB 的长度是( )

A.1

B.2

C.3

D.4

8. m ={8,3,a },n ={2b ,6,5},若m ∥n ,则a +b 的值为( )

A.0

B.25

C.2

21 D.8 9. a ={1,5,-2},b ={m ,2,m +2},若a ⊥b ,则m 的值为( )

A.0

B.6

C.-6

D.±6

10. A (2,-4,-1),B (-1,5,1),C (3,-4,1),令a =,b =,则a +b 对应的点为( ) A.(5,-9,2) B.(-5,9,-2) C.(5,9,-2) D.(5,-9,2)

11. a =(2,-2,-3),b =(2,0,4),则a 与b 的夹角为( )

A.arc cos 85854

B.8569arcsin

C.85

854arccos -π D.90° 12.若非零向量a ={x 1,y 1,z 1},b ={x 2,y 2,z 2},则2

12121z z y y x x ==是a 与b 同向或反向的( )

A.充分不必要条件

B.必要非充分条件

C.充要条件

D.不充分不必要条件

二、思维激活

13.已知向量a , b , c 满足a +b +c =0,|a |=3,| b |=1,| c |=4.则ab +bc +ca = .

14.已知|a |=22,|b |=2

2,ab =-2,则a 、b 所夹的角为 . 15.已知空间三点A 、B 、C 坐标分别为(0,0,2),(2,2,0),(-2,-4,-2),点P 在xOy 平面上且PA ⊥AB ,PA ⊥AC ,则P 点坐标为 .

16.已知a ={8,-1,4},b ={2,2,1},则以a 、b 为邻边的平行四边形的面积为 .

三、能力提高

17.已知线段AB 在平面α内,线段AC ⊥α,线段BD ⊥AB ,且与α所成的角是30°,如果

AB =a ,AC =BD =b ,求C 、D 之间的距离.

18.长方体ABCD —A 1B 1C 1D 1中,E 、F 分别为AB 、B 1C 1中点,若AB =BC =2,AA 1=4,试用向量法求: (1)CF E A 与1的夹角的大小.

(2)直线A 1E 与FC 所夹角的大小.

19.在正方体ABCD —A 1B 1C 1D 1中,E 、F 分别为BB 1、DC 的中点,求证:D 1F ⊥平面ADE .

20.如图所示,已知ABCD ,O 是平面AC 外的一点,OD OD OC OC OB OB OA OA 2,2,2,21111====,求证:A 1,B 1,C 1,D 1四点共面.

第11课 空间向量及其运算习题解答

1.C 由向量共线定义知.

2.C 设此向量为(x ,y ),∴?????==+x y y x 512122, ∴???

????-=-=???????==13513121351312y x y x 或 3.C

4.D 根据两向量所成的角的定义知选D.

5. B 当a ⊥b 时,a 2b =0(cos 〈a , b 〉=0)

6.C a =(1,2,-2)=-2

12b ∴a ∥b . 7.C |AB |=222)21()11()11(++-+-=3.

8.C ∵m ∥n ,故(8,3,a )=k (2b ,6,5), ∴8=2bk ,3=6k ,a =5k , ∴k =21 故a =25,b =8,∴a +b =25+8=2

21 9.B ∵a ⊥b ∴12m +522-2(m +2)=0. ∴m =6.

10.B CA =(-1,0,-2),CB =(-4,9,0),∴a +b =(-5,9,-2).

11.C cos(a 2b )=2222242)3()2(24

322+?-+-+?-?=-85

854854-=. 12.A 若2

12121z z y y x x ==,则a 与b 同向或反向,反之不成立. 13.-13 ∵a +b +c =0,∴(a +b +c )2=a 2+b 2+c 2+2(ab +bc +ca )=0, ∴ab +bc +ca =-21(a 2+b 2+c 2)=-2

1(9+1+16)=-13. 14.π43 cos 〈a , b 〉=2222

2222-=?-=?-b a .∴a ,b 所夹的角为4

3π. 15.(-8,6,0) 由向量的数量的积求得. 16.95 S=|a ||b |sin 〈a , b 〉求得.

17.如图,由AC ⊥α,知AC ⊥AB .

过D 作DD ′⊥α,D ′为垂足,则∠DBD ′=30°, 〈BD CA ,〉=120°,

∴|CD |2= 2)(++=?

BD AB BD CA AB CA BD ?+?+?++2222

=b 2+a 2+b 2+2b 2cos120°=a 2+b 2.

∴CD =22b a +

点评:本题把线段转化成向量表示,然后利用向量进行运算.

18.如图,建立空间坐标系,则D (0,0,0)、A (2,0,0),B (2,2,0) 、C (0,2,0)、A 1(2,0,4)、B 1(2,2,4)、C 1(0,2,4).

由题设可知E (2,1,0),F (1,2,4).

(1)令CF E A 与1的夹角为θ,

则cos θ

1716

-=. ∴CF E A 与1的夹角为π-arccos 1716

.

(2)∴直线A 1E 与FC 的夹角为arccos 1716

19.如图所示,不妨设正方体的棱长为1,且设DA =i ,DC =j ,1DD =k , 以i 、j 、k 的坐标向量建立空间直角坐标系D —xy z , 则AD =(-1,0,0),F D 1=(0,21

,-1),

AD 2F D 1=(-1,0,0)2(0,21

,-1)=0,∴AD ⊥D 1F. 又AE =(0,1,21

),F D 1=(0,21

,-1), ∴2D 1=(0,1,21

)2(0,21

,-1)=21-21

=0.

∴A E ⊥D 1F ,又AE ∩AD =A , ∴D 1F ⊥平面AD E.

点评:利用向量法解决立体几何问题,首先必须建立适当的坐标系.

20.证明:∵)(22)(2221111AD AB AC OA OC OA OC OA OC C A +==-=-=-= =2[])22()22(()(-+-=-+-

=11111111)()(D A B A OD OB +=-+-

∴A 1,B 1,C 1,D 1四点共面.

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空间向量及其运算

§8.5 空间向量及其运算 1. 空间向量的概念 (1)定义:空间中既有大小又有方向的量叫作空间向量. (2)向量的夹角:过空间任意一点O 作向量a ,b 的相等向量OA →和OB → ,则∠AOB 叫作向量a ,b 的夹角,记作〈a ,b 〉,0≤〈a ,b 〉≤π. 2. 共线向量定理和空间向量基本定理 (1)共线向量定理 对空间任意两个向量a ,b (b ≠0),a ∥b 的充要条件是存在实数λ,使得a =λb . (2)空间向量基本定理 如果向量e 1,e 2,e 3是空间三个不共面的向量,a 是空间任一向量,那么存在唯一一组实数λ1,λ2,λ3使得a =λ1e 1+λ2e 2+λ3e 3,其中e 1,e 2,e 3叫作空间的一个基底. 3. 空间向量的数量积及运算律 (1)定义 空间两个向量a 和b 的数量积是一个数,等于|a ||b |cos 〈a ,b 〉,记作a ·b . (2)空间向量数量积的运算律 ①结合律:(λa )·b =λ(a·b ); ②交换律:a·b =b·a ; ③分配律:a·(b +c )=a·b +a·c . 4. 空间向量的坐标表示及应用 (1)数量积的坐标运算 设a =(a 1,a 2,a 3),b =(b 1,b 2,b 3), 则a·b =a 1b 1+a 2b 2+a 3b 3. (2)共线与垂直的坐标表示 设a =(a 1,a 2,a 3),b =(b 1,b 2,b 3), 则a ∥b ?a =λb ?a 1=λb 1,a 2=λb 2,a 3=λb 3 (λ∈R ), a ⊥b ?a·b =0?a 1b 1+a 2b 2+a 3b 3=0(a ,b 均为非零向量). (3)模、夹角公式 设a =(a 1,a 2,a 3),b =(b 1,b 2,b 3), 则|a |=a·a =a 21+a 22+a 23,

空间向量及其运算练习题

空间向量及其运算 基础知识梳理 1.空间向量的有关概念 (1)空间向量:在空间中,具有________和________的量叫做空间向量. (2)相等向量:方向________且模________的向量. (3)共线向量:表示空间向量的有向线段所在的直线互相______________的向量. (4)共面向量:________________________________的向量. 2.共线向量、共面向量定理和空间向量基本定理 (1)共线向量定理 对空间任意两个向量a ,b (b ≠0),a ∥b 的充要条件是________________________. 推论 如图所示,点P 在l 上的充要条件是: OP →=OA →+t a ①其中a 叫直线l 的方向向量,t ∈R ,在l 上取AB →=a , 则①可化为OP →=________或OP →=(1-t )OA →+tOB →. (2)共面向量定理的向量表达式:p =____________,其中x ,y ∈R ,a , b 为不共线向量,推论的表达式为MP →=xMA →+yMB →或对空间任意一点 O ,有OP →=____________或OP →=xOM →+yOA →+zOB →,其中x +y +z = ______. (3)空间向量基本定理 如果三个向量a ,b ,c 不共面,那么对空间任一向量p ,存在有序实数组{x ,y ,z },使得p =____________,把{a ,b ,c }叫做空间的一个基底. 3.空间向量的数量积及运算律 (1)数量积及相关概念 ①两向量的夹角 已知两个非零向量a ,b ,在空间任取一点O ,作OA →=a ,OB →=b ,则∠AOB 叫做向 量a 与b 的夹角,记作____________,其范围是____________,若〈a ,b 〉=π2 ,则称a 与b __________,记作a ⊥b . ②两向量的数量积 已知空间两个非零向量a ,b ,则____________叫做向量a ,b 的数量积,记作__________,即__________________. (2)空间向量数量积的运算律 ①结合律:(λa )·b =____________;②交换律:a·b =__________; ③分配律:a·(b +c )=__________. 4.空间向量的坐标表示及应用 (1)数量积的坐标运算 设a =(a 1,a 2,a 3),b =(b 1,b 2,b 3),则a·b =________________. (2)共线与垂直的坐标表示 设a =(a 1,a 2,a 3),b =(b 1,b 2,b 3), 则a ∥b ?______________?____________,____________,______________, a ⊥b ?__________?________________________(a ,b 均为非零向量). (3)模、夹角和距离公式 设a =(a 1,a 2,a 3),b =(b 1,b 2,b 3), 则|a |=a·a =__________________,

数学选修空间向量及其运算教案

第三章空间向量与立体几何 §3.1空间向量及其运算 3.1.1 空间向量及其加减运算 师:这节课我们学习空间向量及其加减运算,请看学习目标。 学习目标:⒈理解空间向量的概念,掌握其表示方法; ⒉会用图形说明空间向量加法、减法、数乘向量及它们的运算律; ⒊能用空间向量的运算意义及运算律解决简单的立体几何中的问题. 师:在必修四第二章《平面向量》中,我们学习了平面向量的一些知识,现在我们一起来复习。(不要翻书) (在黑板或背投上呈现或边说边写) 1、在平面中,我们把具有__________________的量叫做平面向量; 2、平面向量的表示方法:

①几何表示法:_________________________ ②字母表示法:_________________________ (注意:向量手写体一定要带箭头) 3、平面向量的模表示_________________,记作____________ 4、一些特殊的平面向量: ①零向量:__________________________,记作___(零向量的方向具有任意性) ②单位向量:______________________________ (强调:都只限制了大小,不确定方向) ③相等向量:____________________________ ④相反向量:____________________________ 5、平面向量的加法: 6、平面向量的减法: 7、平面向量的数乘:实数λ与向量a的积是一个向量,记作λa,其长度和 方向规定如下: (1)|λa|=|λ||a| (2)当λ>0时,λa与a同向; 当λ<0时,λa与a反向; 当λ=0时,λa=0. 8、向量加法和数乘向量满足以下运算律 加法交换律:a+b=b+a 加法结合律:(a+b)+c=a+(b+c) 数乘分配律:λ(a+b)=λa+λb 数乘结合律:λ(aμ)=a) (λμ [师]:刚才我们复习了平面向量,那空间向量会是怎样,与平面向量有怎样的区别和联系呢?请同学们阅读书P84-P86.(5分钟) [师]:对比平面向量,我们得到空间向量的相关概念。(在刚复习的黑板或幻灯片上,只需将平面改成空间) [师]:空间向量与平面向量有什么联系? [生]:向量在空间中是可以平移的.空间任意两个向量都可以用同一平面内的两条有向线段表示.因此我们说空间任意两个向量是共面的.所以凡涉及 空间两个向量的问题,平面向量中有关结论仍适用于它们。

空间向量知识点与题型归纳总结

空间向量知识点与题型归纳总结 知识点精讲 一、空间向量及其加减运算 1.空间向量 在空间,我们把具有大小和方向的量叫做空间向量,向量的大小叫做向量的长度或模.空间向量也可 用有向线段表示,有向线段的长度表示向量的模,若向量a r 的起点是A ,终点是B ,则向量a r 也可以记作 AB u u u r ,其模记为a r 或AB u u u r . 2.零向量与单位向量 规定长度为0的向量叫做零向量,记作0r .当有向线段的起点A 与终点B 重合时,0AB =u u u r r . 模为1的向量称为单位向量. 3.相等向量与相反向量 方向相同且模相等的向量称为相等向量.在空间,同向且等长的有向线段表示同一向量或相等向量.空间任意两个向量都可以平移到同一个平面,成为同一平面内的两个向量. 与向量a r 长度相等而方向相反的向量,称为a r 的相反向量,记为a -r . 4.空间向量的加法和减法运算 (1)OC OA OB a b =+=+u u u r u u u r u u u r r r ,BA OA OB a b =-=-u u u r u u u r u u u r r r .如图8-152所示. (2)空间向量的加法运算满足交换律及结合律 a b b a +=+r r r r ,()() a b c a b c ++=++r r r r r r 二、空间向量的数乘运算 1.数乘运算 实数λ与空间向量a r 的乘积a λr 称为向量的数乘运算.当0λ>时,a λr 与向量a r 方向相同;当0λ<时,向量a λr 与向量a r 方向相反. a λr 的长度是a r 的长度的λ倍. 2.空间向量的数乘运算满足分配律及结合律 () a b a b λλλ+=+r r r r ,() ()a a λμλμ=r r . 3.共线向量与平行向量 如果表示空间向量的有向线段所在的直线互相平行或重合,则这些向量叫做共线向量或平行向量,a r 平行于b r ,记作//a b r r . 4.共线向量定理

3.1.1空间向量及其运算

3. 1.1空间向量及其运算(一) 教学目标: ㈠知识目标:⒈空间向量;⒉相等的向量;⒊空间向量的加减与数乘运算及运算律; ㈡能力目标:⒈理解空间向量的概念,掌握其表示方法; ⒉会用图形说明空间向量加法、减法、数乘向量及它们的运算律; ⒊能用空间向量的运算意义及运算律解决简单的立体几何中的问题. ㈢德育目标:学会用发展的眼光看问题,认识到事物都是在不断的发展、进化的,会用联系的观点看待事物. 教学重点:空间向量的加减与数乘运算及运算律. 教学难点:应用向量解决立体几何问题. 教学方法:讨论式. 教学过程: Ⅰ.复习引入 [师]在必修四第二章《平面向量》中,我们学习了有关平面向量的一些知识,什么叫做向量?向量是怎样表示的呢? [生]既有大小又有方向的量叫向量.向量的表示方法有: ①用有向线段表示; ②用字母a、b等表示; ③用有向线段的起点与终点字母:AB. [师]数学上所说的向量是自由向量,也就是说在保持向量的方向、大小的前提下可以将向量进行平移,由此我们可以得出向量相等的概念,请同学们回忆一下.[生]长度相等且方向相同的向量叫相等向量. [师]学习了向量的有关概念以后,我们学习了向量的加减以及数乘向量运算: ⒈向量的加法: ⒉向量的减法: ⒊实数与向量的积: 实数λ与向量a的积 是一个向量,记作λa,其长度 和方向规定如下: (1)|λa|=|λ||a| (2)当λ>0时,λa 与a同向; 当λ<0时,λa与a反向; 当λ=0时,λa=0. [师]关于向量的以上几种运算,请同学们回忆一下,有哪些运算律呢? [生]向量加法和数乘向量满足以下运算律 加法交换律:a+b=b+a 加法结合律:(a+b)+c=a+(b+c) 数乘分配律:λ(a+b)=λa+λb [师]今天我们将在必修四第二章平面向量的基础上,类比地引入空间向量的概念、表示方法、相同或向等关系、空间向量的加法、减法、数乘以及这三种运算的运算率,并进行一些简单的应用.请同学们阅读课本

空间向量及其运算练习题

空间向量及其运算练习题 一、选择题 1、在空间直角坐标系中,已知点P (x ,y ,z ),下列叙述中正确的个数是 ①点P 关于x 轴对称点的坐标是P 1(x ,-y ,z ) ②点P 关于yOz 平面对称点的坐标是P 2(x ,-y ,-z ) ③点P 关于y 轴对称点的坐标是P 3(x ,-y ,z ) ④点P 关于原点对称的点的坐标是P 4(-x ,-y ,-z ) A.0 B.1 C.2 D.3 2、点(2,3,4)关于xoz 平面的对称点为( ) A 、(2,3,-4) B 、(-2,3,4) C 、(2,-3,4) D 、(-2,-3,4) 3、在空间直角坐标系中,设z 为任意实数,相应的点(3,1,)P z 的集合确定的图形为 ( )A .点 B .直线 C .圆 D .平面 4、在平行六面体ABCD —A 1B 1C 1D 1中,M 为AC 与BD 的交点,若B A 1=a ,11D A =b , A A 1=c .则下列向量中与M B 1相等的向量是( ) A .c b a ++- 21 21 B . c b a ++21 21 C .c b a +-2 1 21 D .c b a +--2 1 21 5、在下列条件中,使M 与A 、B 、C 一定共面的是 ( ) A .OC O B OA OM --=2 B .O C OB OA OM 2 1 3151++= C .=++MC MB MA 0 D .=+++OC OB OA OM 0 5、已知平行六面体''' ' ABCD A B C D -中,AB=4,AD=3,' 5AA =,0 90BAD ∠=, ''060BAA DAA ∠=∠=,则'AC 等于 ( ) A .85 B .85 C .52 D .50 图

【精品复习】立体几何篇-第6讲 空间向量及其运算

第6讲 空间向量及其运算 【2014年高考会这样考】 1.考查空间向量的线性运算及其数量积. 2.利用向量的数量积判断向量的关系与垂直. 3.考查空间向量基本定理及其意义. 【复习指导】 空间向量的运算类似于平面向量的运算,复习时又对比论证,重点掌握空间向量共线与垂直的条件,及空间向量基本定理的应用. 基础梳理 1.空间向量的有关概念 (1)空间向量:在空间中,具有大小和方向的量叫做空间向量. (2)相等向量:方向相同且模相等的向量. (3)共线向量:表示空间向量的有向线段所在的直线互相平行或重合的向量. (4)共面向量:平行于同一个平面的向量. 2.空间向量的线性运算及运算律 (1)定义:与平面向量运算一样,空间向量的加法、减法与数乘向量运算,如下:OB →=OA →+AB →=a +b ;BA →=OA →-OB →=a -b ;OP →=λa (λ∈R ). (2)运算律:(1)加法交换律:a +b =b +a . (3)加法结合律:(a +b )+c =a +(b +c ). (4)数乘分配律:λ(a +b )=λa +λb . 3.空间向量的数量积及运算律 (1)数量积及相关概念 ①两向量的夹角 已知两个非零向量a ,b ,在空间任取一点O ,作OA →=a ,OB →=b ,则∠AOB 叫做向量a 与b 的夹角,记作〈a ,b 〉,其范围是0≤〈a ,b 〉≤π,若〈a ,b 〉=π2, 则称a 与b 互相垂直,记作a ⊥b. ②两向量的数量积

已知空间两个非零向量a ,b 则|a||b|cos 〈a ,b 〉叫做向量a ,b 的数量积,即a·b =|a||b|cos 〈a ,b 〉. (2)空间向量数量积的运算律 ①结合律:(λa )·b =λ(a·b ); ②交换律:a·b =b·a ; ③分配律:a·(b +c )=a·b +a·c . 4.基本定理 (1)共线向量定理:空间任意两个向量a 、b (b ≠0),a ∥b 的充要条件是存在实数λ,使a =λb . (2)共面向量定理:如果两个向量a ,b 不共线,p 与向量a ,b 共面的充要条件是存在实数x ,y 使p =x a +y b . (3)空间向量基本定理:如果三个向量a ,b ,c 不共面,那么对空间任一向量p ,存在一个唯一的有序实数组x ,y ,z ,使p =x a +y b +z c . 一种方法 用空间向量解决几何问题的一般方法步骤是: (1)适当的选取基底{a ,b ,c }; (2)用a ,b ,c 表示相关向量; (3)通过运算完成证明或计算问题. 两个理解 (1)共线向量定理还可以有以下几种形式: ①a =λb ?a ∥b ; ②空间任意两个向量,共线的充要条件是存在λ,μ∈R 使λa =μb . ③若OA →,OB →不共线,则P ,A ,B 三点共线的充要条件是OP →=λOA →+μOB →且λ+μ=1. (2)对于共面向量定理和空间向量基本定理可对比共线向量定理进行学习理解.空间向量基本定理是适当选取基底的依据,共线向量定理和共面向量定理是证明三点共线、线线平行、四点共面、线面平行的工具,三个定理保证了由向量作为桥梁由实数运算方法完成几何证明问题的完美“嫁接”.

空间向量及其运算测试题

高二选修(2—1)第三章3.1空间向量及其运算测试 一、选择题 1 抛物线2 81x y - =的准线方程是 ( ) A . 321=x B . 2=y C . 32 1 =y D . 2-=y 2.已知两点1(1,0)F -、2(1,0)F ,且12F F 是1PF 与2PF 的等差中项,则动点P 的轨迹方程是 ( ) A . 22 1169x y += B . 22 11612x y += C .22 143x y += D .22 134 x y += 1.已知向量a =(3,-2,1),b =(-2,4,0),则4a +2b 等于 ( ) A .(16,0,4) B .(8,-16,4) C .(8,16,4) D .(8,0,4) 2.在三棱柱ABC -A 1B 1C 1中,若CA →=a ,CB →=b ,CC 1→=c ,则A 1B → = ( ) A .a +b -c B .a -b +c C .-a +b +c D .-a +b -c 4.在下列条件中,使M 与A 、B 、C 一定共面的是 ( ) A.OM →=2OA →-OB →-OC → B.OM →=15OA →+13OB →+12OC → C.MA →+MB →+MC → =0 D.OM →+OA →+OB →+OC → =0 6.在正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,给出以下向量表达式:①(A 1D 1→-A 1A →)-AB →;②(BC → + BB 1→)-D 1C 1→; ③(AD →-AB →)-2DD 1→;④(B 1D 1→+A 1A →)+DD 1→. 其中能够化简为向量BD 1→ 的是 ( ) A .①② B .②③ C .③④ D .①④ 7.已知向量a =(1,-1,1),b =(-1,2,1),且k a -b 与a -3b 互相垂直,则k 的值是 A .1 B .15 C .35 D .-20 9 8.若a =(2,-3,1),b =(2,0,3),c =(0,2,2),a ·(b +c )的值为 ( ) A .4 B .15 C .7 D .3 9.已知四边形ABCD 满足:AB →·BC →>0,BC →·CD →>0,CD →·DA →>0,DA →·AB → >0,则该四边形 为 ( ) A .平行四边形 B .梯形 C .长方形 D .空间四边形

专题01 空间向量及其运算、空间向量基本定理(解析版)

专题01 空间向量及其运算、空间向量基本定理 一、单选题 1.(2019·全国高二课时练习)已知a ,b ,c 是不共面的三个向量,则能构成一个基底的一组向量是( ) A .2a ,a ﹣b ,a +2b B .2b ,b ﹣a ,b +2a C .a ,2b ,b ﹣c D .c ,a +c ,a ﹣c 【答案】C 【解析】 对于A ,因为2a = 43(a ﹣b )+2 3(a +2b ),得2a 、a ﹣b 、a +2b 三个向量共面,故它们不能构成一个基底,A 不正确; 对于B ,因为2b = 43(b ﹣a )+2 3 (b +2a ),得2b 、b ﹣a 、b +2a 三个向量共面,故它们不能构成一个基底,B 不正确; 对于C ,因为找不到实数λ、μ,使a =λ?2b +μ(b ﹣c )成立,故a 、2b 、b ﹣c 三个向量不共面, 它们能构成一个基底,C 正确; 对于D ,因为c =12(a +c )﹣1 2 (a ﹣c ),得c 、a +c 、a ﹣c 三个向量共面,故它们不能构成一个基底,D 不正确 故选:C . 2.(2020·贵州省铜仁第一中学高二开学考试)如图所示,在平行六面体1111ABCD A B C D -中,设1AA a =, AB b =,AD c =,N 是BC 的中点,试用a ,b ,c 表示1A N ( ) A .12 a b c -++ B .a b c -++ C .12 a b c --+ D .12 a b c -+ 【答案】A

【解析】 N 是BC 的中点, 11111 222 A N A A A B BN a b B C a b A D a b c ∴=++=-++=-++=-++. 故选:A. 3.(2020·山东省章丘四中高二月考)如图,在四面体OABC 中,D 是BC 的中点,G 是AD 的中点,则OG 等于( ) A .111 333OA OB OC ++ B .111 234OA OB OC ++ C .111244 OA OB OC ++ D .111446 OA OB OC ++ 【答案】C 【解析】 在四面体OABC 中,D 是BC 的中点,G 是AD 的中点 ∴1 2 OG OA AD =+ 11 ()22OA AB AC =+?+ 1 ()4OA OB OA OC OA =+?-+- 111 244 OA OB OC =++ 故选:C. 4.(2020·河南省高二期末)如图在平行六面体1111ABCD A B C D -中,E 为11A D 的中点,设AB a =, AD b =,1AA c =,则CE =( )

高考数学第一轮复习:空间向量及其运算

8.6 空间向量及其运算 一、选择题 1.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 2.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AB → ·AC → =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 =λ-11-μb +λ+μ1-μc ,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 3.有下列命题: ①若p =x a +y b ,则p 与a ,b 共面; ②若p 与a ,b 共面,则p =x a +y b . ③若MP → =xMA → +yMB → ,则P ,M ,A 、B 共面; ④若P ,M ,A ,B 共面,则MP → =xMA → +yMB → . 其中真命题的个数是( ).

空间向量及其运算和空间位置关系 练习题

空间向量及其运算和空间位置关系 1.在下列命题中: ①若向量a ,b 共线,则向量a ,b 所在的直线平行; ②若向量a ,b 所在的直线为异面直线,则向量a ,b 一定不共面; ③若三个向量a ,b ,c 两两共面,则向量a ,b ,c 共面; ④已知空间的三个向量a ,b ,c ,则对于空间的任意一个向量p 总存在实数x ,y , z 使得p =x a +y b +z c. 其中正确命题的个数是( ) A .0 B .1 C .2 D .3 解析:选A a 与b 共线,a ,b 所在直线也可能重合,故①不正确;根据自由向量的意义知,空间任意两向量a ,b 都共面,故②错误;三个向量a ,b ,c 中任意两个一定共面,但它们三个却不一定共面,故③不正确;只有当a ,b ,c 不共面时,空间任意一向量p 才能表示为p =x a +y b +z c ,故④不正确,综上可知四个命题中正确的个数为0,故选A. 2.如图所示,在平行六面体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,M 为A 1C 1与B 1D 1 的交点.若AB ―→=a ,AD ―→=b ,AA 1―→=c ,则下列向量中与BM ―→ 相等的向量是( ) A .-12a +12b +c B.12a +1 2b +c C .-12a -12b +c D.12a -1 2 b +c 解析:选A BM ―→=BB 1―→+B 1M ―→=AA 1―→+12(AD ―→-AB ―→ )=c +12(b -a)=-12a +12b +c. 3.已知空间任意一点O 和不共线的三点A ,B ,C ,若OP ―→=x OA ―→+y OB ―→+z OC ―→ (x , y ,z ∈R),则“x =2,y =-3,z =2”是“P ,A ,B ,C 四点共面”的( ) A .必要不充分条件 B .充分不必要条件 C .充要条件 D .既不充分也不必要条件 解析:选B 当x =2,y =-3,z =2时,OP ―→=2OA ―→-3OB ―→+2OC ―→.则AP ―→-AO ―→=2OA ―→-3(AB ―→-AO ―→)+2(AC ―→-AO ―→),即AP ―→=-3AB ―→+2AC ―→ ,根据共面向量定理

高中数学人教A版选修(2—1)第三章3.1空间向量及其运算测试题(含解析答案)

祈福教育 高二选修(2—1)第三章3.1空间向量及其运算测试题 一、选择题 1.已知向量a =(3,-2,1),b =(-2,4,0),则4a +2b 等于 ( ) A .(16,0,4) B .(8,-16,4) C .(8,16,4) D .(8,0,4) 2.在三棱柱ABC -A 1B 1C 1中,若CA →=a ,CB →=b ,CC 1→=c ,则A 1B → = ( ) A .a +b -c B .a -b +c C .-a +b +c D .-a +b -c 3.在棱长都是1的三棱锥A -BCD 中,下列各数量积的值为1 2的是 ( ) A. BC AB ? B. BD AB ? C.DA AB ? D.AC AB ? 4.在下列条件中,使M 与A 、B 、C 一定共面的是 ( ) A.OM →=2OA →-OB →-OC → B.OM →=15OA →+13OB →+12OC → C.MA →+MB →+MC → =0 D.OM →+OA →+OB →+OC → =0 5.若向量{c b a ,,}是空间的一个基底,向量b a n b a m -=+=,,那么可以与m 、n 构成空间另一个基底的向量是 ( ) A .a B .b C .c D .2a 6.在正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,给出以下向量表达式:①(A 1D 1→-A 1A →)-AB →;②(BC → + BB 1→)-D 1C 1→; ③(AD →-AB →)-2DD 1→;④(B 1D 1→+A 1A →)+DD 1→. 其中能够化简为向量BD 1→ 的是 ( ) A .①② B .②③ C .③④ D .①④ 7.已知向量a =(1,-1,1),b =(-1,2,1),且k a -b 与a -3b 互相垂直,则k 的值是 A .1 B .15 C .35 D .-20 9 8.若a =(2,-3,1),b =(2,0,3),c =(0,2,2),a ·(b +c )的值为 ( ) A .4 B .15 C .7 D .3 9.已知四边形ABCD 满足:AB →·BC →>0,BC →·CD →>0,CD →·DA →>0,DA →·AB → >0,则该四边形 为 ( )

(教案)空间向量及其运算

空间向量及其运算 【高考导航】 本节内容是高中教材新增加的内容,在近两年的高考考查中多作为解题的方法进行考查,主要是解题的方法上因引入向量得以扩展.例如2001上海5分,2002上海5分. 【学法点拨】 本节共有4个知识点:空间向量及其线性运算、共线向量与共面向量、空间向量的分解定理、两个向量的数量积.这一节是空间向量的重点,在学习本节内容时要与平面向量的知识结合起来,认识到研究的范围已由平面扩大到空间.一个向量是空间的一个平移,两个不平行向量确定的是一个平行平面集,在此基础上,把平行向量基本定理和平面向量基本定理推广到空间,得出空间直线与平面的表达式,有了这两个表达式,我们可以很方便地解决空间的共线和共面问题.空间向量基本定理是空间几何研究代数化的基础,有了这个定理,整个空间被3个不共面的基向量所确定,空间一个点或一个向量和实数组(x ,y ,z )建立起一一对应关系,空间向量的数量积一节中,由于空间任一向量都可以转化为共面向量,所以空间两个向量的夹角的定义、取值范围、两个向量垂直的定义和表示符号及向量的模的概念和表示符号等,都与平面向量相同. 【基础知识必备】 一、必记知识精选 1.空间向量的定义 (1)向量:在空间中具有大小和方向的量叫作向量,同向且等长的有向线段表示同一向量或相等向量. (2)向量的表示有三种形式:a ,AB ,有向线段. 2.空间向量的加法、减法及数乘运算. (1)空间向量的加法.满足三角形法则和平行四边形法则,可简记为:首尾相连,由首到尾.求空间若干个向量之和时,可通过平移将它们转化为首尾相接的向量.首尾相接的若干个向量若构成一个封闭图形,则它们的和为0,即21A A +32A A +…1A A n =0. (2)空间向量的减法.减法满足三角形法则,让减数向量与被减数向量的起点相同,差向量由减数向量的终点指向被减数向量的终点,可简记为“起点相同,指向一定”,另外要注意 -=的逆应用. (3)空间向量的数量积.注意其结果仍为一向量. 3.共线向量与共面向量的定义. (1)如果表示空间向量的有向线段在直线互相平行或重合,那么这些向量叫做共线向量或平行向量.对于空间任意两个向量a,b(b≠0),a∥b ?a=λb ,若A 、B 、P 三点共线,则对空间任意一点O ,存在实数t,使得OP =(1-t)OA +t OB ,当t=2 1 时,P 是线段AB 的中点,则中点公式为OP = 2 1 (OA +OB ). (2)如果向量a 所在直线O A 平行于平面α或a 在α内,则记为a ∥α,平行于同一个平面的

高考数学复习题库 空间向量及其运算

高考数学复习题库空间向量及其运算 空间向量及其运算 一.选择题 1.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 2.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 3.有下列命题:①若p=xa+yb,则p与a,b共面;②若 p与a,b共面,则p=xa+yb. ③若=x+y,则P,M,A.B共 面;④若P,M,A,B共面,则=x+y. 其中真命题的个数是( ). A.1 B.2 C.3 D.4 解析其中①③为正确命题. 答案 B

4. 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=+=++=-a+b+c. 答案 A 5.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 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 7.下列命题中①若a∥b,b∥c,则a∥c;②不等式|a+b|<|a|+|b|的充要条件是a与b不共线;③若非零向量c垂直于不共线的向量a和b,d=λa+μb(λ.μ∈R,且λμ≠0),则c⊥d. 正确命题的个数是( ). A.0 B.1 C.2 D.3 解析只有命题③是正确命题. 答案 B 二.填空题 8.如图所示,已知空间四边形OABC,其对角线为OB.AC,M.N 分别为OA.BC的中点,点G在线段MN上,且=2,若=x+y+z,

空间向量及其运算测试题答案

新课标高二数学同步测试(2-1第三章3.1) 一、选择题:在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的,请把正确答案的代 号填在题后的括号内(每小题5分,共50分). 1.在平行六面体ABCD —A 1B 1C 1D 1中,M 为AC 与BD 的交点,若B A 1=a , 11D A =b ,A A 1=c .则下列向量中与M B 1相等的向量是( ) A .c b a ++-2121 B .c b a ++2 121 C .c b a +-2121 D .c b a +--2 1 21 2.在下列条件中,使M 与A 、B 、C 一定共面的是 ( ) A .OC O B OA OM --=2 B .O C OB OA OM 2 1 3151++= C .=++MC MB MA 0 D .=+++OC OB OA OM 0 3.已知平行六面体''''ABCD A B C D -中,AB=4,AD=3,'5AA =,090BAD ∠=, ''060BAA DAA ∠=∠=,则'AC 等于( ) A .85 B .85 C .52 D .50 4.与向量(1,3,2)a =-r 平行的一个向量的坐标是( ) A .(31 ,1,1) B .(-1,-3,2) C .(-21,2 3 ,-1) D .(2,-3,-22) 5.已知A (-1,-2,6),B (1,2,-6)O 为坐标原点,则向量,OA OB u u u r u u u r 与的夹角是( ) A .0 B . 2 π C .π D . 32 π 6.已知空间四边形ABCD 中,c OC ,b OB , a OA ===,点M 在OA 上,且OM=2MA ,N 为BC 中点,则MN =( ) A .c b a 213221+- B . c b a 21 2132++- C .c b a 212121-+ D .c b a 2 13232-+ 7.设A 、B 、C 、D 是空间不共面的四点,且满足000=?=?=?AD AB ,AD AC , AC AB ,则BCD 是( ) A .钝角三角形 B .锐角三角形 C .直角三角形 D .不确定 图

空间向量及其运算

空间向量及其运算 1.空间向量的有关概念 2.空间向量中的有关定理 (1)共线向量定理 空间两个向量a与b(b≠0)共线的充要条件是存在实数λ,使得a=λb. (2)共面向量定理 共面向量定理的向量表达式:p=x a+y b,其中x,y∈R,a,b为不共线向量. (3)空间向量基本定理 如果三个向量a,b,c不共面,那么对空间任一向量p,存在有序实数组{x,y,z},使得p =x a+y b+z c,{a,b,c}叫作空间的一个基底.

3.空间向量的数量积及运算律 (1)数量积及相关概念 ①两向量的夹角 已知两个非零向量a ,b ,在空间任取一点O ,作OA →=a ,OB → =b ,则∠AOB 叫作向量a ,b 的夹角,记作〈a ,b 〉,其范围是0≤〈a ,b 〉≤π,若〈a ,b 〉=π 2,则称a 与b 互相垂直, 记作a ⊥b . ②两向量的数量积 已知空间两个非零向量a ,b ,则|a ||b |cos 〈a ,b 〉叫作向量a ,b 的数量积,记作a ·b ,即a ·b =|a ||b |cos 〈a ,b 〉. (2)空间向量数量积的运算律 ①(λa )·b =λ(a ·b ); ②交换律:a ·b =b ·a ; ③分配律:a ·(b +c )=a ·b +a ·c . 4.空间向量的坐标表示及其应用 设a =(a 1,a 2,a 3),b =(b 1,b 2,b 3). 概念方法微思考 1.共线向量与共面向量相同吗? 提示 不相同.平行于同一平面的向量就为共面向量. 2.零向量能作为基向量吗? 提示 不能.由于零向量与任意一个非零向量共线,与任意两个非零向量共面,故零向量不能作为基向量. 3.空间向量的坐标运算与坐标原点的位置选取有关吗? 提示 无关.这是因为一个确定的几何体,其“线线”夹角、“点点”距离都是固定的,坐标系的位置不同,只会影响其计算的繁简,不会影响结果.

3.1空间向量及其运算教案(经典例题及答案详解)

3.1 空间向量及其运算 第一课时 3.1.1 空间向量及其加减运算----3.1.2 空间向量的数乘运 算 教学要求:理解空间向量的概念,掌握其表示方法;会用图形说明空间向量加法、减法、数乘向量及它们的运算律;能用空间向量的运算意义及运算律解决简单的立体几何中的问题. 教学重点:空间向量的加减与数乘运算及运算律. 教学难点:由平面向量类比学习空间向量. 教学过程: 一、复习引入 1、有关平面向量的一些知识:什么叫做向量?向量是怎样表示的呢? 既有大小又有方向的量叫向量.向量的表示方法有:用有向线段表示;用字母a 、b 等表示; 用有向线段的起点与终点字母:AB .长度相等且方向相同的向量叫相等向量. 2. 向量的加减以及数乘向量运算: 向量的加法: 向量的减法: 实数与向量的积: 实数λ与向量a 的积是一个向量,记作λa ,其长度和方向规定如下:|λa |=|λ||a | (2)当λ>0时,λa 与a 同向; 当λ<0时,λa 与a 反向; 当λ=0时,λa =0. 3. 向量的运算运算律:加法交换律:a +b =b +a 4. 三个力都是200N ,相互间夹角为60°,能否提起一块重500N 的钢板? 二、新课讲授 1. 定义:我们把空间中具有大小和方向的量叫做空间向量.向量的大小叫做向量的长度或模. → 举例? 表示?(用有向线段表示) 记法? → 零向量? 单位向量? 相反向量? → 讨论:相等向量? 同向且等长的有向线段表示同一向量或相等的向量. → 讨论:空间任意两个向量是否共面? 2. 空间向量的加法、减法、数乘向量的定义与平面向量的运算一样: OB OA AB =+=a +b , AB OB OA =-(指向被减向量), OP =λa ()R λ∈ (请学生说说数乘运算的定义?) 3. 空间向量的加法与数乘向量的运算律. ⑴加法交换律:a + b = b + a ; ⑵加法结合律:(a + b ) + c =a + (b + c ); ⑶数乘分配律:λ(a + b ) =λa +λb ; ⑶数乘结合律:λ(u a ) =(λu )a . 4. 推广:⑴12233411n n n A A A A A A A A A A -++++=; ⑵122334110n n n A A A A A A A A A A -+++++=;⑶空间平行四边形法则. 5. 出示例:已知平行六面体(底面是平行四边形的四棱柱)''''ABCD A B C D - (如图),化简下列向量表达式,并标出化简结果的向量: AB BC +⑴; 'AB AD AA ++⑵; 1(3)'2AB AD CC ++; 1(')3 AB AD AA ++⑷. 师生共练 → 变式训练 6. 小结:概念、运算、思想(由平面向量类比学习空间向量)

3.1空间向量及其运算测试题(答案)

1 A.-a+b+c B.a+b+c C.a-b+c D.-a-b+c A.OM=2OA-OB-OC B.O M=OA+OB+OC 1 C.(-,,-1)D.(2,-3,-22) 2 C.π N A.a-b+c B.-a+b+c C.a+b-c D.a+b-c 精心整理 新课标高二数学同步测试(2-1第三章3.1) 一、选择题:在每小题给出的四个选项中,只有一项是符合题目要求的,请把正确答案的代号填 在题后的括号内(每小题5分,共50分). 1.在平行六面体ABCD—A B C D中,M为AC与BD的交点,若A B=a, 1111 A D=b,A A=c.则下列向量中与 B M相等的向量是() 1111 1111 2222 1111 2222 图 2.在下列条件中,使M与A、B、C一定共面的是() 111 532 C.MA+MB+MC=0D.OM+OA+OB+OC=0 3.已知平行六面体ABCD-A'B'C'D'中,AB=4,AD=3,AA'=5,∠BAD=900, ∠BAA'=∠DAA'=600,则AC'等于() A.85B.85C.52D.50 4.与向量a=(1,-3,2)平行的一个向量的坐标是() A.(,1,1)B.(-1,-3,2) 3 13 22 5.已知A(-1,-2,6),B(1,2,-6)O为坐标原点,则向量OA,与OB的夹角是() A.0B.πD.3π2 6.已知空间四边形ABCD中,OA=a,OB=b,OC=c,点M在OA上,且OM=2MA,为BC中点,则MN=() 121 232 111 222 211 322 221 332 7.设A、B、C、D是空间不共面的四点,且满足AB?AC=0,AC?AD=0,AB?AD=0,则?BCD是 () A.钝角三角形B.锐角三角形C.直角三角形D.不确定 8.空间四边形OABC中,OB=OC,?AOB=?AOC=600,则cos O A,BC=()

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