高三数学立体几何与空间向量

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高中数学分章节训练试题:39立体几何与空间向量1

高中数学分章节训练试题:39立体几何与空间向量1

高三数学章节训练题39《立体几何与空间向量1》时量:60分钟 满分:80分 班级: 姓名: 计分:个人目标:□优秀(70’~80’) □良好(60’~69’) □合格(50’~59’) 一、选择题(本大题共6小题,每小题5分,满分30分) 1、(2009山东卷理)已知α,β表示两个不同的平面,m 为平面α内的一条直线,则“αβ⊥”是“m β⊥”的( )A.充分不必要条件B.必要不充分条件C.充要条件D.既不充分也不必要条件2、在△ABC 中,02, 1.5,120AB BC ABC ==∠=,若使绕直线BC 旋转一周,则所形成的几何体的体积是( )A.32π B. 52π C. 72π D. 92π 3.(2009全国卷Ⅱ文) 已知正四棱柱1111ABCD A BC D -中,1AA =2AB ,E 为1AA 重点,则异面直线BE 与1CD 所形成角的余弦值为( )A.10 B. 15C. 10D.354在该几何体的侧视图与俯视图中,这条棱的投影分别是长为a 和b 的线段,则a +b 的最大值为( )A.B. C.4D.5、某个几何体的三视图如图所示,则该几何体的体积是( ). A. 6 B. 33 C. 23 D. 36、一个水平放置的正方形的面积是4, 按斜二测画法所得的直观图是一个四边形, 这个四边形的面积是( ).A. 22B. 24C. 26D. 12二、填空题(本大题共5小题,每小题5分,满分25分)1、把边长为2的正方形ABCD 沿对角线AC 翻折,则过A ,B ,C ,D 四点的球的体 积为 。

2、关于直线与平面,有下列四个命题:1)若m ∥α,n ∥β,且α∥β,则m ∥n ; 2)若m α⊥,n β⊥且αβ⊥,则m n ⊥; 3)若m α⊥,n ∥β且α∥β,则m n ⊥; 4)若m ∥α,n β⊥且αβ⊥,则m ∥n ;其中不正确的命题为 3、已知某个几何体的三视图如下,根据图中标出的尺寸(单位:cm ),可得这个几何体的体积是4、在矩形ABCD 中,AB =3,AD =4,P 在AD 上运动,设θ=∠ABP ,将A B P ∆ 沿BP 折起,使得面ABP 垂直于面BPDC , AC 长最小时θ的值为 .5、 如图,有一圆柱形的开口容器(下表面密封),其轴截面是边长为2的正方形,P 是BC 中点,现有一只蚂蚁位于外壁A 处,内壁P 处有一米粒,则这只蚂蚁取得米粒所需经过的最短路程为 。

专题立体几何与空间向量

专题立体几何与空间向量

专题立体几何与空间向量作者:朱振华来源:《高考进行时·高三数学》2012年第12期(1)当BD的长为多少时,三棱锥的ABCD体积最大;(2)当三棱锥ABCD的体积最大时,设点E,M分别为棱BC,AC的中点,试在棱CD 上确定一点N,使得EN⊥BM,并求EN与平面BMN所成角的大小.图1图2(作者:卢杰江苏省丹阳高级中学)立体几何在高考中占有重要的地位,近几年对立体几何考查的重点与难点趋于稳定(也是考生的基本得分点):高考始终把直线与直线、直线与平面、平面与平面的平行的判断与性质、垂直的判断与性质作为考查的重点。

新课标教材对立体几何要求虽有所降低,但考查的重点一直没有变,常常考查线线、线面、面面的平行与垂直的位置关系和选修中的空间角与距离的计算。

在现有的必修教材中,虽淡化了利用空间关系找角、找距离这方面的讲解,但在理科选修教材中加大了向量的应用。

学习空间向量后,立体几何问题大多可以用向量的知识来做,从而使解题更简捷有效。

对空间向量的考查主要集中于向量概念与运算,要涉及空间向量的坐标及运算、空间向量的应用,尤其是求夹角、求距离。

一、考纲要求1. 空间几何体:该部分要牢牢抓住各种空间几何体的结构特征,通过对各种空间几何体结构特征的了解,认识各种空间几何体直观图,在此基础上掌握好空间几何体的表面积和体积的计算方法;2. 空间点、直线、平面的位置关系:该部分的基础是平面的性质、空间直线与直线的位置关系,重点是空间线面平行和垂直关系的判定和性质,面面平行和垂直关系的判定和性质.在复习中要牢牢掌握四个公理和八个定理及其应用,重点掌握好平行关系和垂直关系的证明方法;3. 空间向量与立体几何:由于有平面向量的基础,空间向量部分重点掌握好空间向量基本定理和共面向量定理,在此基础上把复习的重心放在如何把立体几何问题转化为空间向量问题的方法,并注重运算能力的训练。

二、难点疑点1. 空间几何体的表面积和体积的计算方法;2. 平行关系和垂直关系的判定和性质,掌握好平行和垂直关系的证明方法;3. 空间向量的应用,将立体几何问题转化为空间向量问题的方法。

【志鸿优化设计】高考数学一轮复习 第13章 空间向量与立体几何13.1空间向量及其运算教学案 苏教版

【志鸿优化设计】高考数学一轮复习 第13章 空间向量与立体几何13.1空间向量及其运算教学案 苏教版
请做针对训练3
本节所涉及到的高考题是理科生必做题,要求考生能类比平面向量的概念和运算,认识空间向量的概念和运算.对于空间任何三个不共面的向量都可作为空间向量的一组基底,只要基底确定,就可用基向量表示空间其他向量.在空间中,若存在三条两两互相垂直的直线,则可将空间向量进行正交分解,从而用坐标表示它们.充分掌握空间向量的共线与共面以及数量积的运算是解决有关空间问题的基础.
2.共线、共面向量定理及空间向量基本定理
(1)共线向量定理:对空间任意两个向量a,b(a≠0),b与a共线的充要条件是__________________.
(2)共面向量定理:如果两个向量a,b不共线,那么向量p与向量a,b共面的充要条件是存在有序实数组(x,y),使得__________________.
1.已知G是△ABC的重心,O是空间与G不重合的任意一点,若 + + =λ ,求λ的值.
2.如图,在长方体ABCDA1B1C1D1中,AA1=AD=1,E为CD中点.
(1)求证:B1E⊥AD1;
(2)在棱AA1上是否存在一点P,使得DP∥平面B1AE?若存在,求AP的 长;若不存在,说明理由.
3.平面图形ABB1A1C1C如图(1)所示,其中BB1C1C是矩形,BC=2,BB1=4,AB=AC= ,A1B1=A1C1= .现将该平面图形分别沿BC和B1C1折叠,使△ABC与△A1B1C1所在平面都与平面BB1C1C垂直,再分别连接A1A,A1B,A1C,得到如图(2)所示的空间图形.
请做针对训练1
二、空间向量的数量积
【例2】(安徽高考)如图,长方体ABCDA1B1C1D1中,底面A1B1C1D1是正方形,O是BD的中点,E是棱AA1上任意一点,
(1)证明:BD⊥EC1;

2022高三高考数学知识点第7章 高考专题突破4 高考中的立体几何问题

2022高三高考数学知识点第7章 高考专题突破4 高考中的立体几何问题

跟踪训练3 (2020·宜昌一中模拟)如图,在四棱锥 P-ABCD中,PA⊥底面ABCD,AD⊥AB,AB∥DC, AD=DC=AP=2,AB=1,点E为棱PC的中点. (1)证明:BE⊥PD;
解 依题意,以点A为原点,以AB,AD,AP为x轴、y轴、z轴建立空间 直角坐标系如图, 可得B(1,0,0),C(2,2,0),D(0,2,0),P(0,0,2). 由E为棱PC的中点,得E(1,1,1). 证明 向量B→E=(0,1,1),P→D=(0,2,-2), 故B→E·P→D=0,所以B→E⊥P→D,所以 BE⊥PD.
设直线AM与平面PBC所成的角为θ,

sin
θ=|cos〈m,A→M〉|=
→ |m·AM|


|m|·|AM|
23×1+12×0+

7 4
23×1=
42 7.
∴直线 AM 与平面 PBC 所成角的正弦值为
42 7.
命题点3 二面角
例3 (2020·全国Ⅰ)如图,D为圆锥的顶点,O是圆锥底面的圆心,AE为
设平面QCD的一个法向量为n=(x,y,z),
[5分] [6分]
则DD→→CQ··nn==00,, 即ym=x+0,z=0,
令x=1,则z=-m, 所以平面QCD的一个法向量为n=(1,0,-m),
则 cos〈n,P→B〉=|nn|·|PP→→BB|=
1+0+m 3· m2+1.
[9分] [10分]
当且仅当m=1时取等号,
所以直线PB与平面QCD所成角的正弦值的最大值为
6 3
.
[12分]
答题模板
第一步:根据线面位置关系的相关定理,证明线面垂直. 第二步:建立空间直角坐标系,确定点的坐标. 第三步:求直线的方向向量和平面的法向量. 第四步:计算向量夹角(或函数值),借助基本不等式确定最值. 第五步:反思解题思路,检查易错点.

高中数学第一章空间向量与立体几何1.4.2第2课时夹角问题课件新人教A版选择性必修第一册 (1)

高中数学第一章空间向量与立体几何1.4.2第2课时夹角问题课件新人教A版选择性必修第一册 (1)

【对点训练】❸ (2020·合肥市高三教学质量检测)在四棱锥 P- ABCD 中,BC=BD=DC=2 3,AD=AB=PD=PB=2.
(1)若点 E 为 PC 的中点,求证:BE∥平面 PAD; (2)当平面 PBD⊥平面 ABCD 时,求二面角 C-PD-B 的余弦值.
[解析] (1)取 CD 的中点为 M,连接 EM,BM. 由已知得,△BCD 为等边三角形,BM⊥CD. ∵AD=AB=2,BD=2 3, ∴∠ADB=∠ABD=30°, ∴∠ADC=90°, ∴BM∥AD. 又∵BM⊄平面 PAD,AD⊂平面 PAD, ∴BM∥平面 PAD.
2.求两条异面直线所成的角的两个关注点. (1)余弦值非负:两条异面直线所成角的余弦值一定为非负值,而对 应的方向向量的夹角可能为钝角. (2)范围:异面直线所成角的范围是0,2π,故两直线方向向量夹角的 余弦值为负时,应取其绝对值.
【对点训练】❶ 直三棱柱 ABC-A1B1C1 中,∠BCA=90°,M、N
第一章 空间向量与立体几何
1.4 空间向量的应用 1.4.2 用空间向量研究距离、夹角问题
第2课时 夹角问题
素养目标•定方向 必备知识•探新知 关键能力•攻重难 课堂检测•固双基 素养作业•提技能
素养目标•定方向
课程标准
学法解读
1.理解两异面直线所成角与它们的方向向量之间的关
1.会用向量法求
则 D(0,0,0)、A(0,0,2)、B(2,0,0)、C(0,2 3,0)、E(0, 3,1)、F(1, 3,0).
∵E为PC的中点,M为CD的中点, ∴EM∥PD. 又∵EM⊄平面PAD,PD⊂平面PAD, ∴EM∥平面PAD. ∵EM∩BM=M,EM,BM⊂平面BEM. ∴平面BEM∥平面PAD. ∵BE⊂平面BEM, ∴BE∥平面PAD.

高三数学一轮复习6空间向量在立体几何中的应用

高三数学一轮复习6空间向量在立体几何中的应用

| nm| | nm| = -arccos 或θ =arcsin 。 2 | n || m | | n || m |
9
康成高三数学
态度决定高度 细节决定成败
1.已知直线a的方向向量为a,平面α的法向 量为n,下列结论成立的是( C ) A.若a∥n,则a∥α B.若a· n=0,则a⊥α C.若a∥n,则a⊥α D.若a· n=0,则a∥α
的关系是_____________,即 cos _____________.两条异面直线所成角的范
围是________. (四)用平面的法向量证明两个平面平行或垂直 设 n1, n2 分 别 是 平 面 , 的 法 向 量 , 则 / / 或 与 重 合
_________________; _____________ _____________.
_____________.
(2)已知两个不共线向量 v1 , v2 与平面 共面,直线 l 的一个方向向量为 v ,则
l / / 或 l 在 内 __________________________________.
(3) 已 知两 个不 共线 的向量 v1 , v2 与 平面 共 面 ,则 / / 或 与 重 合
2 6 3 2 6 3 , , - 或 - , - , 7 7 7 7 7 7
一个法向量 n 1, 2, 2
4
康成高三数学
态度决定高度 细节决定成败
1.了解直线的方向向量与平面的法向 量的概念;能用向量语言表达线线、线 面、面面的垂直与平行关系;能用向量 方法证明有关线、面位置关系的一些定 理(包括三垂线定理). 2.能用向量法求空间角,体会向量法 在研究立体几何中的工具性作用.

江苏省2023届新高考数学高三上学期9月期初考试试卷分类汇编:立体几何与空间向量(原卷版)

江苏省2023届新高考数学高三上学期9月期初考试试卷分类汇编:立体几何与空间向量(原卷版)

江苏省2023届新高考数学高三上学期9月期初考试试卷分类汇编:立体几何与空间向量一、小题部分1.(2023·江苏南京9月期初零模)已知圆柱的轴截面是边长为2的正方形,P 为上底面圆的圆心,AB 为下底面圆的直径, E 为下底面圆周上一点,则三棱锥P -ABE 外接球的表面积为 A.25π16 B. 25π4 C. 5π2D. 5π 2.(2023·江苏南京9月期初零模)(多选题)已知l ,m 是两条不同的直线,α,β是两个不同的平面,则下列选项中,“l ⊥m ”的充分条件有A .α⊥β,l ⊥α,m ⊥βB .α⊥β,l ⊥α,m ⊥βC .α⊥β,l ⊥α,m ⊥βD .α⊥β,l ⊥α,m ⊥β3.(2023·江苏9月百校第一次联考)(多选题)在棱长为2的正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,点M ,N 分别是棱A 1D 1,AB 的中点,则A .异面直线MD 与AC 所成角的余弦值为15B .MC 1⊥D 1NC .四面体CAB 1D 1的外接球体积为43π D .平面MNC 截正方体所得的截面是四边形4.(2023·江苏9月百校第一次联考)祖暅是我国南北朝时期伟大的数学家,他于5世纪末提出了“幂势既同,则积不容异”的体积计算原理,即“夹在两个平行平面之间的两个几何体,被平行于这两个平而的任意平面所截,如果截得的两个截面的面积总相等,那么这两个几何体的体积相等”.现已知直线y =±2与双曲线x 2-y 2=4及其渐近线围成的平面图形G 如图所示.若将图形G 被直线y =t (-2≤t ≤2)所截得的两条线段绕y 轴旋转一周,则形成的旋转面的面积S = ▲ ;若将图形G 绕y 轴旋转一周,则形成的旋转体的体积V = ▲ .(本题第一空2分,第二空3分)5.(2023·江苏海安9月期初)已知圆锥的轴截面是斜边为23的直角三角形,该圆锥的体积为A.33π B.332π C.3π D.33π6.(2023·江苏海安9月期初)(多选题)在正方体中,已知M为棱的中点,N上底面的中心,下列图形中,PQ⊥MN的是7.(2023·江苏泰州中学9月期初)《算数书》是已知最早的中国数学著作,于上世纪八十年代出土,大约比现有传本的《九章算术》还要早近二百年.《算数书》内容丰富,有学者称之为“中国数学史上的重大发现”.在《算数书》成书的时代,人们对圆周率的认识不多,用于计算的近似数与真实值相比误差较大.如书中记载有求“囷盖”的术:置如其周,令相乘也,又以高乘之,三十六成一.此术相当于给出了圆锥的体积V的计算公式为136L2h,其中L和h分别为圆锥的底面周长和高,这说明,该书的作者是将圆周率近似地取为( ) A.3.00 B.3.14 C.3.16 D.3.20 8.(2023·江苏泰州中学9月期初)(多选题)《已知α,β是两个不重合的平面,m,n是两条不重合的直线,则下列命题正确的是( )A.若m⊥n,m⊥α,n∥β,则α⊥βB.若m⊥α,n∥α,则m⊥nC.若α∥β,m α,则m∥βD.若m∥n,α∥β,则m与α所成的角和n与β所成的角相等9.(2023·江苏镇江9月期初)四棱柱ABCD-A1B1C1D1的底面ABCD是边长为1的菱形,侧棱长为2,且∠C1CB=∠C1CD=∠BCD=60°,则线段A1C的长度是( )MDCBAPA . 6B .342C .3D .11 二、解答题部分1.(2023·江苏南京9月期初零模)(本小题满分12分)如图,在四棱锥P -ABCD 中,底面ABCD 为平行四边形,P A ⊥平面ABCD ,M 为PC 中点. (1)求证:P A ⊥平面MBD ;(2)若AB =AD =P A =2,⊥BAD =120°,求二面角B -AM -D 的正弦值.2.(2023·江苏9月百校第一次联考)(12分)在四棱锥P -ABCD 中,底面ABCD 为直角梯形,AD ∥BC ,AD ⊥AB ,侧面P AB ⊥底面ABCD ,P A =PB =AD =12BC =2,且E ,F 分别为PC ,CD 的中点.(1)证明:DE ∥平面P AB .(2)若直线PF 与平面P AB 所成的角为60°,求平面P AB 与平面PCD 所成锐二面角的余弦值.(第19题图)3.(2023·江苏海安9月期初)(12分)如图,在四棱锥P-ABCD中,△P AD是边长为2的等边三角形,AB⊥平面P AD,AB∥CD,且|AB|>|CD|,|BC|=|CP|,O为棱P A的中点.(1)求证:OD∥平面PBC;(2)若BC⊥PC,求平面PBC与平面P AD所成锐二面角的余弦值.4.(2023·江苏泰州中学9月期初)如图,已知正方形ABCD和矩形ACEF所在的平面互相垂直,AB=2,AF=t,M是线段EF的中点.(1)求证:AM∥平面BDE:(2)若线段AC上总存在一点P,使得PF⊥BE,求t的最大值.5.(2023·江苏南通上学期第一次调研9月)(12分)如图,在三棱柱ABC-A1B1C1中,侧面AA1C1C⊥底面ABC,侧面AA1C1C是菱形,∠A1AC =60°,∠ACB=90°,AC=BC=2.(1)若D为A1C的中点,求证:AD⊥A1B;(2)求二面角A-A1C-B1的正弦值.6.(2023·江苏镇江9月期初)如图,在四棱锥S-ABCD中,SA⊥底面ABCD,底面ABCD 是梯形,AD∥BC,且AB⊥SD,SA=AB=BC=1,AD=2.(1)求二面角B-SC-D的大小;(2)已知E为CD中点,问:棱SD上是否存在一点Q,使得BQ与AE垂直?若存在,请求出SQ的长;若不存在,请说明理由.。

第一章 空间向量与立体几何(公式、定理、结论图表)--2023年高考数学必背知识手册(新教材)

第一章 空间向量与立体几何(公式、定理、结论图表)--2023年高考数学必背知识手册(新教材)

第一章空间向量与立体几何(公式、定理、结论图表)1.空间向量基本概念空间向量:在空间,我们把具有大小和方向的量叫作空间向量.长度(模):空间向量的大小叫作空间向量的长度或模,记为a 或AB.零向量:长度为0的向量叫作零向量,记为0 .单位向量:模为1的向量叫作单位向量.相反向量:与向量a 长度相等而方向相反的向量,叫作a 的相反向量,记为a.共线向量(平行向量):如果表示若干空间向量的有向线段所在的直线互相平行或重合,那么这些向量叫作共线向量或平行向量.规定:零向量与任意向量平行.相等向量:方向相同且模相等的向量叫作相等向量.2.空间向量的线性运算空间向量的线性运算包括加法、减法和数乘,其定义、画法、运算律等均与平面向量相同.3.共线、共面向量基本定理(1)直线l 的方向向量:在直线l 上取非零向量a ,与向量a平行的非零向量称为直线l 的方向向量.(2)共线向量基本定理:对任意两个空间向量=a b λ (0b ≠ ),//a b 的充要条件是存在实数λ,使=a b λ.(3)共面向量:如果表示向量a 的有向线段OA 所在的直线OA 与直线l 平行或重合,那么称向量a平行于直线l .如果直线OA 平行于平面α或在平面α内,那么称向量a平行于平面α.平行于同一个平面的向量,叫作共面向量.(4)共面向量基本定理:如果两个向量a ,b 不共线,那么向量p与向量a ,b 共面的充要条件是存在唯一的有序实数对(),x y ,使p xa yb =+ .4.空间向量的数量积(1)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 <> .如果,2a b π<>= ,那么向量,a b 互相垂直,记作a b ⊥ .(2)数量积定义:已知两个非零向量,a b ,则cos ,a b a b <> 叫作,a b的数量积,记作a b ⋅ .即a b ⋅= cos ,a b a b <> .(3)数量积的性质:0a b a b ⊥⇔⋅= 2cos ,a a a a a a a ⋅=⋅<>= .(4)空间向量的数量积满足如下的运算律:()()a b a bλλ⋅=⋅ a b b a⋅=⋅ (交换律):()a b c a c b c +⋅=⋅+⋅(分配律).推论:()2222a ba ab b +=+⋅+,()()22a b a b a b+⋅-=- .(5)向量的投影向量:向量a 在向量b 上的投影向量c :cos ,b c a a b b=<>向量a 在平面α内的投影向量与向量a 的夹角就是向量a所在直线与平面α所成的角.5.空间向量基本定理如果三个向量,,a b c 不共面,那么对空间任意一个空间向量p.存在唯一的有序实数组(),,x y z .使得p xa yb zc =++ .6.基底与正交分解(1)基底:如果三个向量,,a b c 不共面,那么我们把{},,a b c 叫作空间的一个基底,,,a b c都叫作基向量.(2)正交分解:如果空间的一个基底中的三个基向量两两垂直.且长度都为1.那么这个基底叫作单位正交基底,常用{},,i j k表示.把一个空间向量分解为三个两两垂直的向量,叫作把空间向量进行正交分解.7.空间直角坐标系在空间选定点O 和一个单位正交基底{},,i j k.以点O 为原点,分别以,,i j k的方向为正方向、以它们的长为单位长度建立三条数轴:x 轴.y 轴、z 轴,它们都叫作坐标轴.这时我们就建立了一个空间直角坐标系Oxyz ,O 叫作原点,,,i j k都叫作坐标向量,通过每两个坐标轴的平面叫作坐标平面.空间直角坐标系通常使用的都是右手直角坐标系.8.空间向量的坐标在空间直角坐标系Oxyz 中,,i j k为坐标向量.给定任一向量OA ,存在唯一的有序实数组(),,x y z ,使OA xa yb zc =++.有序实数组(),,x y z 叫作向量OA 在空间直角坐标系Oxyz 中的坐标.记作(),,OA x y z =.(),,x y z 也叫点A 在空间直角坐标系中的坐标.记作(),,A x y z .9.空间向量运算的坐标表示设()()111222,,,,,a x y z b x y z ==,则:(1)()121212,,a b x x y y z z +=+++,(2)()121212,,a b x x y y z z -=---,(3)()111,,a x y z λλλλ=.10.空间向量平行、垂直、模长、夹角的坐标表示(1)121212//,,a b a b x x y y z z λλλλ⇔=⇔===,(2)121212=0++0a b a b x x y y z z ⊥⇔⋅⇔=,(3)a == ,(4)cos ,a ba b a b ⋅== .11.空间两点间的距离公式设()()11112222,,,,,P x y z P xy z ,则12PP =.12.平面的法向量:直线l α⊥,取直线l 的方向向量a ,称a为平面的法向量.13.空间中直线、平面的平行(1)线线平行:若12,u u 分别为直线12,l l 的方向向量,则1212////,l l u u R λ⇔⇔∃∈ 使得12u u λ=.(2)线面平行:设u 直线l 的方向向量,n 是平面α的法向量,l α⊄,则//0l u n u n α⇔⊥⇔⋅=.法2:在平面α内取一个非零向量a ,若存在实数x ,使得u xa =,且l α⊄,则//l α.法3:在平面α内取两个不共线向量,a b ,若存在实数,x y ,使得u xa yb =+,且l α⊄,则//l α(3)面面平行:设12,n n 分别是平面,αβ的法向量,则12////n n R αβλ⇔⇔∃∈ ,使得12n n λ=.14.空间中直线、平面的垂直(1)线线垂直:若12,u u 分别为直线12,l l 的方向向量,则1212120l l u u u u ⊥⇔⊥⇔⋅=.(2)线面垂直:设u 直线l 的方向向量,n 是平面α的法向量,则//l u n R αλ⊥⇔⇔∃∈ ,使得u n λ=.法2:在平面α内取两个不共线向量,a b,若0a u b u ⋅=⋅= .则l α⊥.(3)面面垂直:设12,n n 分别是平面,αβ的法向量,则12120n n n n αβ⊥⇔⊥⇔⋅=.15.用空间向量研究距离、夹角问题(1)点到直线的距离:已知,A B 是直线l 上任意两点,P 是l 外一点,PQ l ⊥,则点P 到直线l 的距离为PQ =(2)求点到平面的距离已知平面α的法向量为n,A 是平面α内的任一点,P 是平面α外一点,过点P 作则平面α的垂线l ,交平面α于点Q ,则点P 到平面α的距离为AP nPQ n⋅= .(3)直线与直线的夹角若12,n n 分别为直线12,l l 的方向向量,θ为直线12,l l 的夹角,则121212cos cos ,n n n n n n θ⋅=<>=.(4)直线与平面的夹角设1n 是直线l 的方向向量,2n是平面α的法向量,直线与平面的夹角为θ.则121212sin cos ,n n n n n n θ⋅=<>=.(5)平面与平面的夹角平面与平面的夹角:两个平面相交形成四个二面角,我们把这四个二面角中不大于90 的二面角称为这两个平面的夹角.若12,n n 分别为平面,αβ的法向量,θ为平面,αβ的夹角,则121212cos cos ,n n n n n n θ⋅=<>=.<解题方法与技巧>1.空间向量加法、减法运算的两个技巧(1)巧用相反向量:向量减法的三角形法则是解决空间向量加法、减法的关键,灵活运用相反向量可使向量首尾相接.(2)巧用平移:利用三角形法则和平行四边形法则进行向量加、减法运算时,务必注意和向量、差向量的方向,必要时可采用空间向量的自由平移获得运算结果.2.利用数乘运算进行向量表示的技巧(1)数形结合:利用数乘运算解题时,要结合具体图形,利用三角形法则、平行四边形法则,将目标向量转化为已知向量.(2)明确目标:在化简过程中要有目标意识,巧妙运用中点性质.3.在几何体中求空间向量的数量积的步骤1首先将各向量分解成已知模和夹角的向量的组合形式.2利用向量的运算律将数量积展开,转化成已知模和夹角的向量的数量积.3根据向量的方向,正确求出向量的夹角及向量的模.4代入公式a·b =|a ||b |cos〈a ,b 〉求解.4.利用空间向量证明或求解立体几何问题时,首先要选择基底或建立空间直角坐标系转化为其坐标运算,再借助于向量的有关性质求解(证).5.求点到平面的距离的四步骤6.用坐标法求异面直线所成角的一般步骤(1)建立空间直角坐标系;(2)分别求出两条异面直线的方向向量的坐标;(3)利用向量的夹角公式计算两条直线的方向向量的夹角;7.利用向量法求两平面夹角的步骤(1)建立空间直角坐标系;(2)分别求出二面角的两个半平面所在平面的法向量;(3)求两个法向量的夹角;(4)法向量夹角或其补角就是两平面的夹角(不大于90°的角)典例1:多选题(2023·全国·高三专题练习)在正三棱柱111ABC A B C -中,11AB AA ==,点P 满足1BP BC BB λμ=+,其中[]0,1λ∈,[]0,1μ∈,则()A .当1λ=时,1AB P △的周长为定值B .当1μ=时,三棱锥1P A BC -的体积为定值C.当12λ=时,有且仅有一个点P,使得1A P BP⊥D.当12μ=时,有且仅有一个点P,使得1A B⊥平面1AB P【详解】P在矩形11BCC B内部(含边界)典例2:如图,直三棱柱111ABC A B C -的体积为4,1A BC 的面积为.(1)求A 到平面1A BC 的距离;(2)设D 为1AC 的中点,1AA AB =,平面1A BC ⊥平面11ABB A ,求二面角A BD C --的正弦值.由(1)得2AE =,所以12AA AB ==,1A B =则()()()()10,2,0,0,2,2,0,0,0,2,0,0A A B C ,所以AC 则()1,1,1BD = ,()()0,2,0,2,0,0BA BC ==,设平面ABD 的一个法向量(),,m x y z = ,则m BD m BA ⎧⋅⎨⋅⎩可取()1,0,1m =-,设平面BDC 的一个法向量(),,n a b c = ,则n BD n BC ⎧⋅⎨⋅⎩可取()0,1,1n =-r,则11cos ,222m n m n m n⋅===⨯⋅,所以二面角A BD C --的正弦值为213122⎛⎫-= ⎪⎝⎭.典例3:已知直三棱柱111ABC A B C -中,侧面11AA B B 为正方形,2AB BC ==,E ,F 分别为AC 和1CC 的中点,D 为棱11A B 上的点.11BF A B ⊥(1)证明:BF DE ⊥;(2)当1B D 为何值时,面11BB C C 与面DFE 所成的二面角的正弦值最小?【答案】(1)证明见解析;(2)112B D =【分析】(1)方法二:通过已知条件,确定三条互相垂直的直线,建立合适的空间直角坐标系,借助空间向量证明线线垂直;(2)方法一:建立空间直角坐标系,利用空间向量求出二面角的平面角的余弦值最大,进而可以确定出答案;【详解】(1)[方法一]:几何法因为1111,//BF AB AB AB ⊥,所以BF AB ⊥.又因为1AB BB ⊥,1BF BB B ⋂=,所以AB ⊥平面11BCC B .又因为2AB BC ==,构造正方体1111ABCG A B C G -,如图所示,()()(0,0,0,2,0,0,0,2,0B A C ∴由题设(),0,2D a (02a ≤≤因为()(0,2,1,1BF DE ==- 所以()012BF DE a ⋅=⨯-+ [方法三]:因为1BF A B ⊥(1BF ED BF EB BB B ⋅=⋅++ 1122BF BA BC BF ⎛⎫=--+ ⎪⎝⎭1cos 2BF BC FBC =-⋅∠+作1BH F T ⊥,垂足为H ,因为面角的平面角.设1,B D t =[0,2],t ∈1B T =典例4:如图,四面体ABCD 中,,,AD CD AD CD ADB BDC ⊥=∠=∠,E 为AC 的中点.(1)证明:平面BED ⊥平面ACD ;(2)设2,60AB BD ACB ==∠=︒,点F 在BD 上,当AFC △的面积最小时,求CF 与平面ABD 所成的角的正弦值.。

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A B x C D y
三、求直线与平面间距离
例4、已知正方形ABCD的边长为4,CG⊥平面ABCD, CG=2,E、F分别是AB、AD的中点,求直线BD到平面 z GEF的距离。
G
d PA n n
x D
F A
C
E
y
B
四、求平行平面与平面间距离
例5、在边长为1的正方体ABCD-A1B1C1D1中,M、N、 E、F分别是棱A1B1、A1D1、B1C1、C1D1的中点,求 z 平面AMN与平面EFDB的距离。
d
PA n n
A1
N
D1
F E
C1
M B1 D
C B
y
x
A
小结:
1、怎样利用向量求距离? ①点到平面的距离:连结该点与平面上任意一点的向量 在平面定向法向量上的射影(如果不知道判断方向, 可取其射影的绝对值)。 ②点到直线的距离:求出垂线段的向量的模。 ③直线到平面的距离:可以转化为点到平面的距离。 ④平行平面间的距离:转化为直线到平面的距离、点到 平面的距离。 ⑤异面直线间的距离:转化为直线到平面的距离、点 到平面的距离。也可运用闭合曲线求公垂线向量的模 或共线向量定理和公垂线段定义求出公垂线段向量的 模。
| PA | sin
a
O
A
| n PA | | PA | | n || PA | | n PA | |n|
例3、已知正方形ABCD的边长为4, CG⊥平面ABCD,CG=2,E、F分别是AB、 AD的中点,求点B到平面GEF的距离。 z
G
x D F A
C
E
y
B
练习: SA 平面ABCD,DAB ABC 90, SA AB BC a,AD 2a , z 求A到平面SCD的距离。 S
应用空间向量解立体几何之
用平面法向量求空间距离
一、求异面直线的距离
方法指导:①作直线a、b的 方向向量a、b,求a、b的法 向量n,即此异面直线a、b 的公垂线的方向向量; ②在直线a、b上各取一点 A、B,作向量AB; ③求向量AB在n上的射影 d,则异面直线a、b间的距 离为
M
a
A
n
a
N
B
b
d AB cos AB, n
zhizuoren:njlhlch@
AB n n
例2:已知正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为1, 求异面直线DA1与AC的距离。z
D1 C1 A1
B1 C y
D
x
A
B

练习:如图,
ABCD是正方形,SB 面ABCD,且SA与 面ABCD所成的角为45,点S到面ABCD的 距离为1,求AC与SD的距离。
S
z
B C D
A
a
M a n N B b
; / 配资门户 没有见到。难道这次是秦顺儿判断失误,王爷只是想漫无目の地恣意宣泄情绪?正在秦顺儿打算掉头朝其它方向再去找寻の时候,突然间,他の耳畔传来悠 悠箫声。这不是王爷,还能是谁?确是他,当然不会是其它の任何人!此刻,他正在年府の后院墙外,在四年前の那各地方,在壹年前の那各地方,执着地 吹奏那壹曲《彩云追月》,孤寂箫曲,回响在寂寞街巷,陪伴着他の,更是满腹悲凉:“玉盈姑娘,四年前,你就没有与爷和奏这曲《彩云追月》,难道你 在四年前の时候就晓得,任凭爷就是穷尽壹生,也是永远都无法追上你咯吗?”半夜竹萧,《彩云追月》,百转愁肠,千般心绪,万般悲凉!直到月色朦胧, 天际泛白,上百遍の《彩云追月》,换来の仍是万籁俱寂,轻风花弄影,虫鸣叶沙声。没有任何回音,壹丝壹毫の琴音也没有。四年前,他还能听到几声尾 音,还能壹唱壹和、有问有答。而现在,就像壹年前那样,啥啊都没有!壹年前の万寿节,他是情难自己、独诉相思,壹年后の今天,他是壹曲离殇,壹世 诀别!他也记不清,这已是好些遍の《彩云追月》,随着最后壹各音符の结束,余音袅袅,绵绵不绝,他颓然而又绝望地垂下手臂,晨曦微露,竹箫语凝。 玉盈,如此心地善良、深明大义の玉盈姑娘,怎么可能不晓得现如今他の艰难处境?也罢,也罢,为咯两各人,都好。假设玉盈真の回咯他琴音,他又该怎 么办?冲进年府抢人,然后浪迹天涯?其实,那样の生活,何尝不是他の梦想!红颜知己,红装素裹,红袖添香,红尘万丈。他们归隐乡野,布衣素食,朝 饮木兰坠露,夕餐秋菊落英,踏千山,涉万水,且行且珍惜。玉盈,爷就在这里等你,只要你给爷回壹音半曲,爷就啥啊都不要咯,啥啊江山社稷,啥啊功 名利禄,啥啊皇子王爷,统统都不要咯,只要有你,此生足矣!玉盈,你听到咯吗?为啥啊四年前你能够听得到,为啥啊现在你就再也听不到?你这是要让 爷悔恨终生吗?你就是这么来报复爷曾经负过你の心吗?不,玉盈,你听到咯,可是你又要装作听不到!你不想拖爷の后腿,你不想让爷抛下这红尘凡俗。 你以为你这么做,就是成全咯爷吗?没有你の尘缘凡世,爷の曲子吹给谁听?爷の诗句写给谁看?爷の心事讲给谁知?第壹卷 第389章 公子水清经过壹各 月の调养,身体总算是渐渐地有咯些好转。由于精神恢复咯平静,高烧也跟着退咯下去,只是每日里总是感觉疲惫,啥啊事情都不做她仍是懒懒の提不起精 神,因此经常是早早地就由月影服侍着歇息下来。其实自从那次大病壹场开始,她就再也没有动过针线,每天只是偶尔看看闲书,摆摆棋谱,连写字儿都停 咯下来,因为不论是竹笔还是绣花针,对她而言都似有千斤重,根本无法轻松自如地放在手中。因此她也就放弃咯,壹切都待养好咯身子再说。老话说得好, 留得青山在,不怕没柴烧,只有尽快把身子养好咯,才能再为吟雪想办法。今天,她壹如往常那样早早地安置下来。可是今夜对她而言,却是那么の不同! 先开始の前半夜,因为刚刚喝过安神の汤药,她还能够勉强地昏沉壹阵子,可是到咯后半夜,她竟被不知不觉地带进咯壹各奇怪の梦境。壹开始,水清就被 无缘无由地直接带到咯壹各仙境中,正在她漫无目の地四处打量之际,忽然远远地,仿佛是在那遥远の天际,壹匹枣红色の骏马之上,是壹位丰神俊朗の男 子,身穿壹件月白色の袍子,竹箫在手,衣袂飘飘,悠扬の《彩云追月》绵绵不绝地从竹箫中飘扬而出,缠缠绵绵地飘荡地在她の耳畔。他是谁?他为啥啊 吹奏の竟然是《彩云追月》?心急如焚の水清急于想看到他の面容,于是急急地迎上前去。可是她才刚紧跑咯两步,那白衣男子所骑の枣红骏马居然在眨眼 之间腾空而起,转瞬就跃入咯更高壹层の天际云端。水清急咯,壹边跑着壹边追着壹边挥着手,跑着跑着,忽然,她也腾空而起,而且眨眼之间也跃上咯云 端。原来正好有壹朵祥云飘来,又正好落在她の脚下,倚仗着祥云,水清离那白衣男子越来越近。她高兴极咯,眼看着马上就要追上那各人,于是急急地喊 出咯声:“公子,请等壹等!”可是令她万分失望の是,她不但得不到半点儿回音,而且那白衣男子骑の是枣红骏马,而她只有祥云壹朵,根本追不上他, 两各人之间の差距越来越大。眼看着白衣男子の背影越来越小,情急之下水清抛却咯羞怯,抛却咯自尊,而是用尽她全身の气力,大声地喊咯出来:“公子 可否留下姓名?”仍是得不到半点儿回音,水清急咯,赌气地随手摘咯身边の壹朵祥云,突然就像是飞起来壹样,她の速度立即加快咯起来,直向那白衣男 子追去。这各新发现让水清兴奋不已,于是她看准机会,如法炮制,又用另壹只手稳稳地摘下身边の壹朵巨大の祥云,然后她就像那哪吒脚踩咯风火轮壹般, 速度越来越快,离那白衣男子和枣红骏马也越来越近。眼看着谜底就要揭开,此时此刻,水清の心激动得就要从胸膛中跳咯出来。第壹卷 第390章 后会由 于距离白衣男子越来越近,水清再也不用大声地呼喊他就能够听得到她の声音,于是水清努力地强压住心中の激动,竭力用她最平常、最普通の声音,柔声 细气、温文委婉又不失小心翼翼地问道:“公子,假设您不想让人晓得您の尊姓大名,那可否,让小女子壹睹您の真颜?”天啊!金诚所至,金石为开,前 面那各白衣男子仿佛听明白咯她の问话,真の就勒住缰绳,掉转方向。陷入
y
x
例3、已知正方形ABCD的边长为4,CG⊥ 平面ABCD,CG=2,E、F分别是AB、AD 的中点,求点B到平面GEF的距离。
G
D F A
C
E
B
二、求点到平面的距离
如图点P为平面外一点,点A为平面内的任 一点,平面的法向量为n,过点P作平面a的垂 线PO,记PA和平面a所成的角为,则点P 到平面的距离 d | PO | P n
结论1
点 P 到平面a的距离可以通过, 在平面a内任取一点 A,求向量 PA在 平面a的法向量 n 上的投影来解决.
P
d
PA n n
M
a
O n N A
结论2
异面直线间的距离可以通过, 在两条直线上任意各取一点 A、B, 求向量 AB 在公共法向量 n 上的投影 来解决. A
d AB n n
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