立体几何与空间向量
空间向量与立体几何公式

空间向量与立体几何公式一、空间向量1、空间向量是一种简单的数学表达形式,表示一组相同类型数据成员之间的关系。
它可以描述空间中的每个点与另一个点之间的连接情况,而连接情况是由三个不同的坐标表示的。
换言之,空间向量就是描述空间中一个点到另一个点的方向及距离,作为一种数学实体而存在的。
2、空间向量可以用一个有向箭头来表示,并用数学记号标注出来。
通常来说,它的数学记号是表示坐标系中的另一个点在第一个点的坐标上的偏移量,如a→b表示b点在a点上的偏移量。
3、空间向量形式可以表示一条从原点到某个点的路径,通过它可以确定在x、y和z轴上的平移量,即偏移量,从而避免了我们有时在空间中运行物体时会误解运动方向的困难。
从更宏观的角度来说,空间向量可以用来表示以位置、速度和加速度等。
二、立体几何公式1、立体几何是几何学分支之一,它学习的内容是空间中的点、线、面和体的特性、关系及其变化规律,其中关于立体图形的内容被称为立体几何。
立体几何的定义是关于空间中的点、线、面和体的研究,以及它们之间的关系,其中主要考虑的就是位置、形状、大小以及一般的空间概念。
2、立体几何公式包括:立体几何定义、立体几何变换、立体几何性质、其他立体几何相关概念以及三角几何相关公式。
例如,立体几何定义涉及的公式有:空间中的点的位置关系(a-b=c),线的距离关系(L=1/2×Z1×Z2),面的面积关系(S=1/2×Z1×Z2×cosX),以及球体表面积(S=4×π×R2)等公式。
3、另外,立体几何公式还包括三角几何公式,它主要涉及到角度、正弦、余弦、正切、反正切等相关公式。
这些公式用来解决各种形状三角形以及其他更复杂的立体图形以及相关空间距离关系的问题。
2023年高考之立体几何和空间向量考点解读

3
=
2
1
1
|AB|·|BC|=
×2×
2
2
1
所 以 VP-ABC = S△ABC ·|PM|=
2 2=2 2,
3
1
26
。
×2 2× 3=
3
3
考查,
一是空间线面关系 的 命 题 真 假 的 判 断,
以选填题的形式考查,
属 于 基 础 题;
二是空间
线线、
线面、
面面平行和垂 直 关 系 交 汇 的 综 合
命题,
(
2)若 ∠POF =1
2
0
°,求 三 棱 锥 PABC
|A1A| -|AM| =
2
6
。
2
2
1
2=
2
解 析:(
1)连 接 DE ,
OF ,设 |AF|=
→
→
→
则 B→
t|AC|,
F =BA + AF = (
1-t)
BA +
→
→
所求体积 V =
76
。
=
6
1
6
×(
4+1+ 4×1)
×
3
2
考点解读:空 间 几 何 体 的 结 构 特 征 是 立
则该圆锥的
1
2
0
°,
4
体积为(
胡银伟
33
2
=
2
-
3
2
2
|PC| -|OC|
2
2
=
= 6。所以圆锥的体积 V
1
1
2
2
π×|OA| ×|PO|= π× (3)× 6=
空间向量和立体几何的思维导图

空间向量和立体几何的思维导图
空间向量和立体几何的思维导图:
空间向量(space vector)是一个数学名词,是指空间中具有大小和方向的量。
向量的大小叫做向量的长度或模(modulus)。
长度为0的向量叫做零向量,记为0。
.模为1的向量称为单位向量。
与向量a长度相等而方向相反的向量,称为a的相反向量。
记为-a。
方向相等且模相等的向量称为相等向量。
三个坐标面把空间分成八个部分,每个部分叫做一个卦限。
含有x轴正半轴、y轴正半轴、z轴正半轴的卦限称为第一卦限,其他第二、三、四卦限,在xoy 面的上方,按逆时针方向确定。
在第一、二、三、四卦限下面的部分分别称为第五、六、七、八卦限。
数学上,立体几何(Solid geometry)是3维欧氏空间的几何的传统名称—- 因为实际上这大致上就是我们生活的空间。
一般作为平面几何的后续课程。
立体测绘(Stereometry)处理不同形体的体积的测量问题:圆柱,圆锥,锥台,球,棱柱,楔,瓶盖等等。
毕达哥拉斯学派就处理过球和正多面体,但是棱锥,棱柱,圆锥和圆柱在柏拉图学派着手处理之前人们所知甚少。
尤得塞斯(Eudoxus)建立了它们的测量法,证明锥是等底等高的柱体积的三分之一,可能也是第一个证明球体积和其半径的立方成正比的。
空间向量与立体几何知识点归纳总结

空间向量与立体几何知识点归纳总结在空间直角坐标系中,一个向量可以用其在三个坐标轴上的投影来表示。
设向量为a=(a1,a2,a3)则其在x轴、y轴、z轴上的投影分别为a1、a2、a3即a=(a1,a2,a3)2)空间向量的模长:向量的模长是指其长度,即a|=√(a1²+a2²+a3²)3)向量的单位向量:一个向量的单位向量是指其方向相同、模长为1的向量。
设向量a的模长为a|则其单位向量为a/|a|4)向量的方向角:向量在空间直角坐标系中与三个坐标轴的夹角分别称为其方向角。
设向量a=(a1,a2,a3)则其方向角为α=cos⁻¹(a1/|a|)、β=cos⁻¹(a2/|a|)、γ=cos⁻¹(a3/|a|)5)向量的方向余弦:向量在空间直角坐标系中与三个坐标轴的夹角的余弦值分别称为其方向余弦。
设向量a=(a1,a2,a3)则其方向余弦为cosα=a1/|a|、cosβ=a2/|a|、cosγ=a3/|a|一、知识要点1.空间向量的概念:在空间中,向量是具有大小和方向的量。
向量通常用有向线段表示,同向等长的有向线段表示同一或相等的向量。
向量具有平移不变性。
2.空间向量的运算:空间向量的加法、减法和数乘运算与平面向量运算相同。
运算法则包括三角形法则、平行四边形法则和平行六面体法则。
3.共线向量:如果表示空间向量的有向线段所在的直线平行或重合,那么这些向量也叫做共线向量。
共线向量定理指出,空间任意两个向量a、b(b≠0),a//b存在实数λ,使a=λb。
4.共面向量:能平移到同一平面内的向量叫做共面向量。
5.空间向量基本定理:如果三个向量a、b、c不共面,那么对空间任一向量p有唯一的有序实数组x、y、z,使p=xa+yb+zc。
若三向量a、b、c不共面,则{a,b,c}叫做空间的一个基底,a、b、c叫做基向量。
6.空间向量的直角坐标系:在空间直角坐标系中,一个向量可以用其在三个坐标轴上的投影来表示。
空间向量与立体几何复习课ppt课件

一、空间向量及其运算
(一)基本概念 1. 空间向量:空间中具有大小和方向的量 叫做向量. 2. 空间向量也用有向线段表示,并且同向且 等长的有向线段表示同一向量或相等的向量.
3. 向量的模:向量的大小叫向量的长度或 模。即表示向量的有向线段的长度。 4. 单位向量:模是 1 的向量。
5. 零向量:模是 0 的向量。零向量的方向 是任意的。有向线段的起点与终点重合。
a b
2.共面向量定理:如果两个向量 a 、b 不共线,则向 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 .
3.空间向量基本定理:如果两个向量 a 、b、c 不共面, 则对空间中的任意向量 p ,存在唯一的有序实数对 (x, y , z) 使 p xa yb zc .
(二)、空间角的向量方法:
设直线 l, m 的方向向量分别为 a, b ,平面 ,
的法பைடு நூலகம்量分别为 u, v ,则
两直线 l , m 所成的角为 ( 0 ≤ ≤ ), cos cosa b ;
2
直线 l 与平面 所成角 ( 0 ≤ ≤ ), sin cosa u ;
2
二面角 ─l ─ 的为 ( 0≤ ≤ ), cos cosu v.
中国历史上吸烟的历史和现状、所采 取的措 施以及 由此带 来的痛 苦和灾 难,可 以进一 步了解 吸烟对 人民健 康的危 害,提 高师生 的控烟 意识
理论知识点
一、空间向量及其运算
1、基本概念;
2、空间向量的运算;
3、三个定理;
4、坐标表示。
二、立体几何中的向量方法
1、判断直线、平面间的位置关系; 2、求解空间中的角度; 3、求解空间中的距离。
立体几何与空间向量知识梳理

立体几何与空间向量知识梳理
立体几何与空间向量是数学中的两个重要分支,它们都涉及到三维空间的计算和处理。
下面是它们的知识梳理:
一、立体几何
1. 立体几何基本概念:点、线、面、立体、平行、垂直、角度、投影等。
2. 立体图形的性质:体积、表面积、对称性、切割等。
3. 立体几何基本公式:立方体、长方体、正方体、圆柱、圆锥、球等的体积和表面积公式。
4. 立体几何运用:解决物体体积和表面积的计算问题,如容器的容积、房间的面积等。
二、空间向量
1. 空间向量定义及表示:三维空间中的有向线段,可以用起点坐标和终点坐标表示。
2. 空间向量的运算:加、减、数乘、点乘、叉乘等。
3. 空间向量的性质:模长、模长计算公式、向量方向,空间向量的平行性、垂直性等。
4. 空间向量的应用:用向量来表示物理量,如力、速度、加速
度等。
总结
立体几何和空间向量是数学中两个重要的分支,它们在三维空间中进行计算和处理。
在应用方面,立体几何可以解决物体的体积和表面积计算问题,而空间向量则可以用来表示和处理物理量。
在学习过程中,要注意掌握基本概念和公式,熟练掌握基本运算和性质,逐渐深入到应用层面。
高中数学空间向量与立体几何知识点归纳总结

空间向量与立体几何知识点归纳总结一.知识要点。
1. 空间向量的概念:在空间,我们把具有大小和方向的量叫做向量。
注:(1)向量一般用有向线段表示同向等长的有向线段表示同一或相等的向量。
(2)向量具有平移不变性2. 空间向量的运算。
定义:与平面向量运算一样,空间向量的加法、减法与数乘运算如下(如图)。
OB OA AB a b =+=+;BA OA OB a b =-=-;()OP a R λλ=∈运算律:⑴加法交换律:a b b a+=+⑵加法结合律:)()(c b a c b a ++=++⑶数乘分配律:b a b aλλλ+=+)(运算法则:三角形法则、平行四边形法则、平行六面体法则 3. 共线向量。
(1)如果表示空间向量的有向线段所在的直线平行或重合,那么这些向量也叫做共线向量或平行向量,a平行于b ,记作b a//。
(2)共线向量定理:空间任意两个向量a 、b(b ≠0 ),a //b 存在实数λ,使a=λb 。
(3)三点共线:A 、B 、C 三点共线<=>AC AB λ=<=>)1(=++=y x OB y OA x OC 其中 (4)与a 共线的单位向量为aa ±4. 共面向量(1)定义:一般地,能平移到同一平面内的向量叫做共面向量。
说明:空间任意的两向量都是共面的。
(2)共面向量定理:如果两个向量,a b 不共线,p 与向量,a b 共面的条件是存在实数,x y 使p xa yb =+。
(3)四点共面:若A 、B 、C 、P 四点共面<=>AC y AB x AP += <=>)1(=++++=z y x OC z OB y OA x OP 其中 5. 空间向量基本定理:如果三个向量,,a b c 不共面,那么对空间任一向量p ,存在一个唯一的有序实数组,,x y z ,使p xa yb zc =++。
若三向量,,a b c 不共面,我们把{,,}a b c 叫做空间的一个基底,,,a b c 叫做基向量,空间任意三个不共面的向量都可以构成空间的一个基底。
高中数学必修2--空间向量与立体几何知识点归纳总结

空间向量与立体几何知识点归纳总结一.知识要点。
1. 空间向量的概念:在空间,我们把具有大小和方向的量叫做向量。
注:(1)向量一般用有向线段表示同向等长的有向线段表示同一或相等的向量。
(2)向量具有平移不变性2. 空间向量的运算。
定义:与平面向量运算一样,空间向量的加法、减法与数乘运算如下(如图)。
OB OA AB a b =+=+;BA OA OB a b =-=-;()OP a R λλ=∈运算律:⑴加法交换律:a b b a+=+⑵加法结合律:)()(c b a c b a++=++⑶数乘分配律:b a b aλλλ+=+)(运算法则:三角形法则、平行四边形法则、平行六面体法则 3. 共线向量。
(1)如果表示空间向量的有向线段所在的直线平行或重合,那么这些向量也叫做共线向量或平行向量,a平行于b ,记作b a//。
(2)共线向量定理:空间任意两个向量a 、b(b ≠0 ),a //b 存在实数λ,使a=λb 。
(3)三点共线:A 、B 、C 三点共线<=>AC AB λ=<=>)1(=++=y x OB y OA x OC 其中 (4)与a共线的单位向量为a ±4. 共面向量(1)定义:一般地,能平移到同一平面内的向量叫做共面向量。
说明:空间任意的两向量都是共面的。
(2)共面向量定理:如果两个向量,a b 不共线,p 与向量,a b 共面的条件是存在实数,x y 使p xa yb =+。
(3)四点共面:若A 、B 、C 、P 四点共面<=>AC y AB x AP += <=>)1(=++++=z y x OC z OB y OA x OP 其中 5. 空间向量基本定理:如果三个向量,,a b c 不共面,那么对空间任一向量p ,存在一个唯一的有序实数组,,x y z ,使p xa yb zc =++。
若三向量,,a b c 不共面,我们把{,,}a b c 叫做空间的一个基底,,,a b c 叫做基向量,空间任意三个不共面的向量都可以构成空间的一个基底。
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第七部分 立体几何与空间向量一、知识梳理(一)基本知识梳理:见《步步高》文科P123—124 ;理科P135—137 . (二)要点梳理:1。
平面的基本性质是高考中立体几何的重点容.要掌握平面的基本性质,特别注意:不共线的三点确定一个平面.考察点和平面的位置关系时,要注意讨论点在平面的同侧还是两侧,会根据不同的情况作出相应的图形.[例]已知线段AB 长为3,A 、B 两点到平面α的距离分别为1与2,则AB 所在直线与平面α所成角的大小为_____;解析:要注意到点A 、B 是平面α同侧还是在平面α的两侧的情况.当A 、B 在平面α的同侧时,AB 所在直线与平面α所成角大小为31arcsin ;当A 、B 在平面α的两侧时,AB 所在直线与平面α所成角为2π. 2。
线面关系中三类平行的共同点是“无公共点”;三类垂直的共同点是“成角90°”.线面平行、面面平行,最终化归为线线平行;线面垂直、面面垂直,最终化归为线线垂直. [例]已知平面βα,,直线b a ,.有下列命题:(1)βαβα////a a ⇒⎭⎬⎫⊂;(2)αββα//a a ⇒⎭⎬⎫⊥⊥(3)βαβα////⇒⎪⎭⎪⎬⎫⊥⊥b a b a ;(4)βαβα////⇒⎪⎭⎪⎬⎫⊂⊂b a b a .其中正确的命题序号是______.解析:立体几何中的符号语言所描述的问题是高考命题中的重点,基本上每年的高考在选择或填空题中都会有涉及,要充分理解符号语言所体现的几何意义.(1)体现的是两平面平行的一个性质:若两平面平行,则一个平面的任一直线与另一平面平行.(2)要注意的是直线a 可能在平面α.(3)注意到直线与平面之间的关系:若两平行直线中的一条与一个平面垂直,则另一条也与这个平面垂直.且垂直于同一直线的两个平面平行.(4)根据两平面平行的判定知,一个平面两相交直线与另一个平面平行,两平面才平行.由此知:正确的命题是(1)与(3). 3。
直线与平面所成角的围是]2,0[π;两异面直线所成角的围是]2,0(π.一般情况下,求二面角往往是指定的二面角,若是求两平面所成二面角只要求出它们的锐角(直角)情况即可.[例]设A 、B 、C 、D 分别表示下列角的取值围:(1)A 是直线倾斜角的取值围;(2)B 是锐角;(3)C 是直线与平面所成角的取值围;(4)D 是两异面直线所成角的取值围.用“⊆”把集合A 、B 、C 、D 连接起来得到___. (答案:A C D B ⊆⊆⊆) 4。
立体几何中的计算主要是角、距离、体积、面积的计算.两异面直线所成角、直线与平面所成角的计算是重点.求两异面直线所成角可以利用平移的方法将角转化到三角形中去求解,也可以利用空间向量的方法,特别要注意的是两异面直线所成角的围.当求出的余弦值为a 时,其所成角的大小应为||arccos a .[例]正方体ABCD -A 1B 1C 1D 1中,E 是AB 中点,则异面直线DE 与BD 1所成角的大小为_____. (答案:515arccos )特别需要注意的是:两向量所成的角是两向量方向所成的角,它与两向量所在的异面直线所成角的概念是不一样的.本题中的向量1BD 与所成的角大小是两异面直线DE 与BD 1所成角的补角.5。
直线与平面所成角的求解过程中,要抓住直线在平面上的射影,转化到直角三角形中去求解.点到平面的距离的求解可以利用垂线法,也可以利用三棱锥的体积转化. 1[例]正三棱柱ABC -A 1B 1C 1的底面边长是2,BC 1与平面ACC 1A 1所成 角为30°.试求:(1)三棱柱ABC -A 1B 1C 1的体积;(2)点C 到平面BAC 1 的距离. (答案:(1)62.(2)11662) 6.直线与直线所成的角,直线与平面所成的角,二面角在计算过程中都有射影定理.两直线所成角余弦值的大小是一直线上的线段在另一直线上的射影长(过此线段两端点向另一直线作垂线,两垂足之间的线段长,若两直线垂直,则两垂足重合,射影长为0)与原线段长的比;二面角的平面角(或其补角)的余弦值等于/S S,其中S 是一个半平面上的图形面积,/S 是此图形在另一平面上的射影图形面积.说明:利用这种方法在解选择、填空等问题时比较方便,但要注意的此法解大题时慎用.7。
长方体、正方体是最基本的几何体,要熟练掌握它们中的线面关系.长方体的长、宽、高分别为c b a ,,,对角线长为l ,则2222c b a l ++=.利用这一关系可以得到下面两个结论:(1)若长方体的对角线与三棱所成角分别为γβα,,,则1cos cos cos 222=++γβα;(2)若长方体的对角线与三面所成角分别为γβα,,,则2cos cos cos 222=++γβα.[例]长方体ABCD -A 1B 1C 1D 1的对角线AC 1与过A 点的三条棱所成的角分别为γβα,,,若3,4πβπα==,则γ=( ) A 、6π; B 、4π; C 、3π、 D 、不确定. (答案:C ) 8.正方体中线面关系可以说是高考中的重点容,相当一部分的高考题是以正方体作为载体进行命题,或是截取正方体的一部分进行命题.请特别关注正方体表面按不同形式的展开图,会由展开的平面图形想象立体图形.[例1]如图是一正方体的平面展开图,在这个正方体中:(1)AF 与CN 所在的直线平行;(2)CN 与DE 所在的直线异面;(3)CN 与BM 成60°角;(4)DE 与BM 所在的直线垂直.以上四个命题中正确的命题序号是_;解析:将此展开图还原成正方体(如图).可以看出:(2)、(3)、(4)是正确命题.[例2]ABCD -A 1B 1C 1D 1是单位正方体,黑、白两只蚂蚁从点A 出发以相同速度沿棱向前爬行,每爬完一条棱称为“爬完一段”.白蚂蚁爬行的路线是 →→111D A AA ,黑蚂蚁爬行的路线是→→1BB AB ,在爬行过程中它们都遵循如下规则:所爬行的第2+n 段与第n 段所在直线必须是异面直线(其中N n ∈).设黑、白两只蚂蚁都爬完2007段后各自停止在正方体的某个顶点处,这时黑、白两个蚂蚁的距离是( )A 、1;B 、2;A BCD E F M N A 11C 、3;D 、0.解析:注意到它们的运动规律,都是呈周期运动,运动 周期为6.经过2007次运动,由333462007+⨯=知, 它们运动后所停位置就是第3次运动后所停位置.则它 们都到达C 1点,所以这两蚂蚁之间的距离为0,选D.9.三棱锥顶点在底面三角形射影为三角形的外心、心、垂心的条件要分清楚.外心:三侧棱相等或三侧棱与底面所成的角相等(充要条件);心:三侧面与底面所成的二面角相等(充要条件);垂心:相对的棱垂直(充要条件)或三侧棱两两垂直(充分条件).[例]三棱锥的“三侧棱与底面所成的角相等且底面是正三角形”是“三棱锥为正三棱锥”的( ) A 、充分不必要条件;B 、必要不充分条件;C 、充要条件;D 、既不充分又不必要条件.解析:三侧棱与底面所成的角相等,则顶点在底面上的射影是底面三角形的外心,又底面是正三角形,则外心就是中心,知此三棱锥是正三棱锥.反之也成立,选C. 10.关注正棱锥中的几个直角三角形:(1)高、斜高、底面边心距组成的直角三角形;(2)侧棱、斜高、底面棱长的一半组成的直角三角形;(3)底面上的边心距、底面外接圆半径、底面棱长的一半组成的直角三角形.(4)高、侧棱、底面外接圆半径组成的直角三角形.进一步关注的是:侧棱与底面所成角、侧面与底面所成二面角的平面角都体现在这些直角三角形中.[例]若一正三棱锥的底面边长是a ,体积为1233a ,则此三棱锥的侧棱与底面所成角的大小为____;侧面与底面所成二面角的大小为____;此三棱锥的侧面积为____. (答案:3π;32arctg ; 2439a S =侧) 11。
特别注意有一侧棱与底面垂直且底面为正方形、直角梯形、菱形等 四棱锥,关注四个面都是直角三角形的三棱锥.它们之间的线面关系也是 高考命题的热点容.[例1]如图三棱锥S -ABC 中,SA ⊥平面ABC ,=∠ACB 90°, 则此三棱锥的四个面中的直角三角形的个数有_____个. (答案:4)12。
对平面图形的翻折问题要有所了解:翻折后,在同一半平面的两点、 点线及两线的位置关系是不变的,若两点分别在两个半平面中,两点之间 的距离一般会发生变化.要认清从平面图形到空间图形之间的联系,能够从 平面图形的关系过渡到空间图形的关系,根据问题画出空间图形.[例]如图在正三角形ABC 中,D 、E 、F 分别是各边的中点,G 、H 、I 分别是DE 、FC 、EF 的中点.将三角形ABC 沿DE 、EF 、DF 折成三棱锥后,BG 与IH 所成角的大小为( ) A 、6π; B 、3π; C 、32arccos ; D 、33arccos .SABCAB DEO A DFGIHB Ca a 2 a a a a aa A B D aa a a 2解析:平面图形翻折成三棱锥后,A 、B 、C 重合于一点,BG 是△BED 的中线,HI//BE.所以BG 与HI 所成角为6π.选A. 13.图形的分解、组合是立几命题的新思路,学会平面到空间、空间到平面的转化. [例]下面的一组图形为一四棱锥S -ABCD 的侧面与底面.(1)请画出四棱锥S -ABCD 的示意图,是否存在一条侧棱垂直于底面?如果存在的话,指出是示意图中的哪一条,说明理由.(2)求出此四棱锥的体积;(3)设E 是最长侧棱的中点,F 是底面正方形ABCD 的边中与最长侧棱异面的边的中点,求EF 与最短侧棱所成角的大小.解析:这是一道比较新颖的立体几何题.要能根据侧面与底面的形状先把它拼起来后, 再解题.问题是从立几中解决,因此对于作图能力有一定的要求,作不出图则无法解决. (1)如图知,侧棱SA ⊥底面ABCD.因为侧面SAB 、SAD 都是等腰直角三角形.(2)该四棱锥的体积331a V =;(3)最长侧棱是SC ,E 是SC 中点,取底面边AB 的 中点为F ,最短侧棱为SA.即求EF 与SA 所成角的大小.不难求出此角为4π.二.易错易混易忘知识点提醒:【易错点1】立体图形的截面问题。
1.正方体ABCD --1111A B C D ,E 、F 分别是1AA 、1CC 的中点, P 是1CC 上的动点(包括端点),过E 、D 、P 作正方体的截面, 若截面为四边形,则P 的轨迹是()A 、 线段1C FB 、线段CFC 、线段CF 和一点1CD 、线段1C F 和一点C. (答案:C )【知识点归类点拔】高考对用一平面去截一立体图形所得平面图形的考查实质上对学生空间想象能力及对平面基本定理及线面平行与面面平行的性质定理的考查。