高二数学选修2-1第三章空间向量与立体几-知识点+习题+答案.doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上空间向量与立体几何1、空间向量的概念：在空间，具有大小和方向的量称为空间向量向量可用一条有向线段来表示有向线段的长度表示向量的大小，箭头所指的方向表示向量的方向向量的大小称为向量的模（或长度），记作模（或长度）为的向量称为零向量；模为的向量称为单位向量与向量长度相等且方向相反的向量称为的相反向量，记作方向相同且模相等的向量称为相等向量2、空间向量的加法和减法：求两个向量和的运算称为向量的加法，它遵循平行四边形法则即：在空间以同一点为起点的两个已知向量、为邻边作平行四边形，则以起点的对角线就是与的和，这种求向量和的方法，称为向量加法的平行四边形法则求两个向量差的运算称为

2、向量的减法，它遵循三角形法则即：在空间任取一点，作，则3、实数与空间向量的乘积是一个向量，称为向量的数乘运算当时，与方向相同；当时，与方向相反；当时，为零向量，记为的长度是的长度的倍4、设，为实数，是空间任意两个向量，则数乘运算满足分配律及结合律分配律：；结合律：5、如果表示空间的有向线段所在的直线互相平行或重合，则这些向量称为共线向量或平行向量，并规定零向量与任何向量都共线6、向量共线的充要条件：对于空间任意两个向量，的充要条件是存在实数，使7、平行于同一个平面的向量称为共面向量8、向量共面定理：空间一点位于平面内的充要条件是存在有序实数对，使；或对空间任一定点，有；或若四点，共面，则9、已

3、知两个非零向量和，在空间任取一点，作，则称为向量，的夹角，记作两个向量夹角的取值范围是：10、对于两个非零向量和，若，则向量，互相垂直，记作11、已知两个非零向量和，则称为，的数量积，记作即零向量与任何向量的数量积为12、等于的长度与在的方向上的投影的乘积13、若，为非零向量，为单位向量，则有；，；14、向量数乘积的运算律：；15、若，是空间三个两两垂直的向量，则对空间任一向量，存在有序实数组，使得，称，为向量在，上的分量16、空间向量基本定理：若三个向量，不共面，则对空间任一向量，存在实数组，使得17、若三个向量，不共面，则所有空间向量组成的集合是这个集合可看作是由向量，生成的，称为空间的一

4、个基底，称为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18、设，为有公共起点的三个两两垂直的单位向量（称它们为单位正交基底），以，的公共起点为原点，分别以，的方向为轴，轴，轴的正方向建立空间直角坐标系则对于空间任意一个向量，一定可以把它平移，使它的起点与原点重合，得到向量存在有序实数组，使得把，称作向量在单位正交基底，下的坐标，记作此时，向量的坐标是点在空间直角坐标系中的坐标19、设，则 若、为非零向量，则若，则，则20、在空间中，取一定点作为基点，那么空间中任意一点的位置可以用向量来表示向量称为点的位置向量21、空间中任意一条直线的位置可以由上一个定点以及一个定方向确定点是直线上

5、一点，向量表示直线的方向向量，则对于直线上的任意一点，有，这样点和向量不仅可以确定直线的位置，还可以具体表示出直线上的任意一点22、空间中平面的位置可以由内的两条相交直线来确定设这两条相交直线相交于点，它们的方向向量分别为，为平面上任意一点，存在有序实数对，使得，这样点与向量，就确定了平面的位置23、直线垂直，取直线的方向向量，则向量称为平面的法向量24、若空间不重合两条直线，的方向向量分别为，则，25、若直线的方向向量为，平面的法向量为，且，则，26、若空间不重合的两个平面，的法向量分别为，则，27、设异面直线，的夹角为，方向向量为，其夹角为，则有28、设直线的方向向量为，平面的法向量为，与

6、所成的角为，与的夹角为，则有29、设，是二面角的两个面，的法向量，则向量，的夹角（或其补角）就是二面角的平面角的大小若二面角的平面角为，则30、点与点之间的距离可以转化为两点对应向量的模计算31、在直线上找一点，过定点且垂直于直线的向量为，则定点到直线的距离为32、点是平面外一点，是平面内的一定点，为平面的一个法向量，则点到平面的距离为空间向量与立体几何练习题1一、选择题（每小题5分，共50分）1.如图，在平行六面体ABCDA1B1C1D1中，M为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+cC.ab+c D.ab+c2.下列等式中，使点M与点A

7、、B、C一定共面的是A. B.C. D.3.已知空间四边形ABCD的每条边和对角线的长都等于1，点E、F分别是AB、AD的中点，则等于A. B. C. D.4.若，与的夹角为，则的值为A.17或-1 B.-17或1 C.-1 D.15.设，则线段的中点到点的距离为A. B. C. D.6.下列几何体各自的三视图中，有且仅有两个视图相同的是正方体圆锥三棱台正四棱锥A B C D7.右图是一个几何体的三视图，根据图中数据，可得该几何体的表面积是俯视图正(主)视图侧(左)视图2322A.B.C.D.8.如图，ABCD-A1B1C1D1为正方体，下面结论错误的是A.BD平面CB1D1B.AC1BDC.

8、AC1平面CB1D1D.异面直线AD与CB1所成的角为609.如图，在长方体ABCD-A1B1C1D1中，AB=BC=2,AA1=1,则BC1与平面BB1D1D所成角的正弦值为A. B. C. D.10.ABC的三个顶点分别是，则AC边上的高BD长为A.5 B. C.4 D.二、填空题（每小题5分，共20分）11.设，且，则 .12.已知向量，且，则=_.13.在直角坐标系中，设A（-2，3），B（3，-2），沿轴把直角坐标平面折成大小为的二面角后，这时，则的大小为 14.如图，PABCD是正四棱锥，是正方体，其中则到平面PAD的距离为 .三、解答题（共80分）15.（本小题满分12分）如图，

9、在四棱锥P-ABCD中，底面ABCD是边长为1的正方形，侧棱PA的长为2，且PA与AB、AD的夹角都等于600，是PC的中点，设（1）试用表示出向量；（2）求的长16.（本小题满分14分）如下的三个图中，上面的是一个长方体截去一个角所得多面体的直观图，它的正视图和侧视图在下面画出（单位：cm）.（1）在正视图下面，按照画三视图的要求画出该多面体的俯视图；（2）按照给出的尺寸，求该多面体的体积；（3）在所给直观图中连结，证明：面EFG.17.（本小题满分12分）如图，在四面体中，点分别是的中点求证：（1）直线面；（2）平面面18.（本小题满分14分）如图，已知点P在正方体的对角线上，PDA=60

10、.（1）求DP与所成角的大小；（2）求DP与平面所成角的大小.19.（本小题满分14分）已知一四棱锥PABCD的三视图如下，E是侧棱PC上的动点（1）求四棱锥PABCD的体积；（2）是否不论点E在何位置，都有BDAE？证明你的结论;（3）若点E为PC的中点，求二面角DAEB的大小20.（本小题满分14分）如图，已知四棱锥，底面为菱形，平面，分别是的中点（1）证明：；PBECDFA（2）若为上的动点，与平面所成最大角的正切值为，求二面角的余弦值参考答案一、选择题1.=c+(a+b)=a+b+c，故选A.2.故选D.3.,故选B.4.B 5.B 6.D 7.D 8.D 9.D10.由于，所以,故选

11、A二、填空题11.9 12.313.作ACx轴于C，BDx轴于D，则14.以为轴，为轴，为轴建立空间直角坐标系设平面PAD的法向量是，取得，到平面PAD的距离.三、解答题15.解：（1）是PC的中点，（2）.16.解：（1）如图（2）所求多面体体积ABCDEFG（3）证明：在长方体中，连结，则因为分别为，中点，所以，从而又平面，所以面17.证明：（1）E,F分别是的中点，EF是ABD的中位线，EFAD，AD面ACD，EF面ACD，直线EF面ACD；（2）ADBD，EFAD，EFBD，CB=CD，F是的中点，CFBD又EFCF=F, BD面EFC，BD面BCD，面面.18.解：如图，以为原点，为

12、单位长建立空间直角坐标系则，连结，在平面中，延长交于设，由已知，由，可得ABCDPxyzH解得，所以（1）因为，所以，即与所成的角为（2）平面的一个法向量是因为，所以，可得与平面所成的角为19.解：（1）由该四棱锥的三视图可知，该四棱锥PABCD的底面是边长为1的正方形，侧棱PC底面ABCD，且PC=2.(2)不论点E在何位置，都有BDAE证明如下：连结AC，ABCD是正方形，BDACPC底面ABCD 且平面BDPC又BD平面PAC不论点E在何位置，都有AE平面PAC 不论点E在何位置，都有BDAE(3)解法1：在平面DAE内过点D作DGAE于G，连结BGCD=CB,EC=EC，ED=EBAD

13、=AB，EDAEBA，BGEA为二面角DEAB的平面角BCDE，ADBC，ADDE在RADE中=BG在DGB中，由余弦定理得=，二面角DAEB的大小为.解法2：以点C为坐标原点，CD所在的直线为轴建立空间直角坐标系如图示：则,从而设平面ADE和平面ABE的法向量分别为由法向量的性质可得：，令，则，设二面角DAEB的平面角为，则，二面角DAEB的大小为.20.（1）证明：由四边形为菱形，可得为正三角形因为为的中点，所以又，因此因为平面，平面，所以而平面，平面且，所以平面又平面，所以（2）解：设，为上任意一点，连接由（1）知平面，则为与平面所成的角在中，所以当最短时，最大，即当时，最大此时，因此又

14、，所以，所以解法一：因为平面，平面，所以平面平面过作于，则平面，过作于，连接，则为二面角的平面角，在中，又是的中点，在中，又，在中，即所求二面角的余弦值为解法二：由（1）知两两垂直，以为坐标原点，建立如图所示的空间直角坐标系，又分别为的中点，所以PBECDFAyzx，所以设平面的一法向量为，则因此取，则，因为，所以平面，故为平面的一法向量又，所以因为二面角为锐角，所以所求二面角的余弦值为空间向量与立体几何2一、选择题（每小题5分，共60分）1下列各组向量中不平行的是（ ）A BC D2已知点，则点关于轴对称的点的坐标为（ ）A B C D3若向量，且与的夹角余弦为，则等于（ ）A B C或 D

15、或4若A，B，C，则ABC的形状是（ ）A不等边锐角三角形 B直角三角形 C钝角三角形 D等边三角形5若A，B，当取最小值时，的值等于（ ）A B C D6空间四边形中，则的值是（ ）A B C D7设表示直线，表示平面，则下列命题中不正确的是（ ）A，则/ Bm/，则m/n ABCDC, 则 D, 则 8在棱长均为2的正四面体中，若以三角形为视角正面的三视图中，其左视图的面积是（ ）A B C DDCAB9、如图，将无盖正方体纸盒展开，直线AB,CD在原正方体中的位置关系是（ ）A平行 B相交且垂直 C 异面 D相交成6010、点P在平面ABC外，若PA=PB=PC，则点P在平面ABC上的射

16、影是ABC的 （ ）A外心 B.重心 C.内心 D.垂心11、如果一个水平放置的图形的斜二测直观图是一个底角为45，腰和上底均为的等腰梯形，那么原平面图形的面积是（ ）PABCD（A） （B） （C） （D）12、已知PD矩形ABCD所在的平面，图中相互垂直的平面有（ ）（A）2对 （B）3对 （C）4对 （D）5对二、填空题（每小题4分，共24分）13若向量，则_。14若向量，则这两个向量的位置关系是_。15已知向量，若，则_；若则_。16已知向量若则实数_，_。17若，且，则与的夹角为_。18已知空间四边形，点分别为的中点，且，用，表示，则=_。三、解答题（每小题12分，共36分）19（0

17、8海南宁夏卷理18）如图，已知点P在正方体ABCDA1B1C1D1的ABCDPxyzH对角线BD1上，PDA=60.（1）求DP与CC1所成角的大小；（2）求DP与平面AA1D1D所成角的大小.20.(08陕西卷理20）三棱锥被平行于底面的平面所截得的几何体如图所示，截面为，平面，A1AC1B1BDC（）证明：平面平面；（）求二面角的大小（只求余弦值的大小）21如图所示的多面体是由底面为的长方体被截面所截面而得到的，其中. （）求的长； （）求点到平面的距离.答案一、选择题1D 而零向量与任何向量都平行2A 关于某轴对称，则某坐标不变，其余全部改变3C 4A ，得为锐角；，得为锐角；，得为锐角

18、；所以为锐角三角形5C ，当时，取最小值6D 7.B 8.C 9.D 10.A 11.A 12.D二、填空题13 ，14垂直 15若，则；若，则16 17 18 三、解答题19（08海南宁夏卷理18）如图，已知点P在正方体ABCDA1B1C1D1的对角线BD1上，PDA=60.（1）求DP与CC1所成角的大小；（2）求DP与平面AA1D1D所成角的大小.解：如图，以为原点，为单位长建立空间直角坐标系ABCDPxyzH则，连结，在平面中，延长交于设，由已知，由可得解得，所以（）因为，所以即与所成的角为（）平面的一个法向量是因为， 所以可得与平面所成的角为20.(08陕西卷理20）三棱锥被平行于底

19、面的平面所截得的几何体如图所示，截面为，平面，A1AC1B1BDC（）证明：平面平面；（）求二面角的大小解：解法一：（）平面平面，在中，又，即A1AC1B1BDCFE（第19题，解法一）又，平面，平面，平面平面（）如图，作交于点，连接，由已知得平面是在面内的射影由三垂线定理知，为二面角的平面角过作交于点，则，在中，在中，A1AC1B1BDCzyx（第19题，解法二）即二面角为解法二：（）如图，建立空间直角坐标系，则，点坐标为，又，平面，又平面，平面平面（）平面，取为平面的法向量，设平面的法向量为，则，如图，可取，则，即二面角为21如图所示的多面体是由底面为的长方体被截面所截面而得到的，其中. （）求的长； （）求点到平面的距离.解：（I）建立如图所示的空间直角坐标系，则，设.为平行四边形，（II）设为平面的法向量，的夹角为，则到平面的距离为专心-专注-专业