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1、
第七章第7課時 空間向量及其運算 課時闖關(guān)(含解析)
一、選擇題
1.空間直角坐標系中,A(1,2,3),B(-2,-1,6),C(3,2,1),D(4,3,0),則直線AB與CD的位置關(guān)系是( )
A.垂直 B.平行
C.異面 D.相交但不垂直
解析:選B.由題意得
=(-3,-3,3),=(1,1,-1),
∴=-3,
∴與共線,又與沒有公共點.
∴AB∥CD.
2.已知O,A,B,C為空間四個點,又,,為空間的一個基底,則( )
A.O,A,B,C四點不共線
B.O,A,B,C四點共面,但不共線
C.O,A,B,C四點中任意三點不共
2、線
D.O,A,B,C四點不共面
解析:選D.,,為空間的一個基底,所以,,不共面,但A,B,C三種情況都有可能使,,共面.
3.已知兩空間向量m=(cosθ,1,sinθ),n=(sinθ,1,cosθ),則m+n與m-n的夾角是( )
A. B.-
C. D.
解析:選A.由題意得(m+n)·(m-n)=m2-n2
=cos2θ+1+sin2θ-(sin2θ+1+cos2θ)=0,
∴(m+n)⊥(m-n),∴〈m+n,m-n〉=.
4.空間四點A(2,3,6)、B(4,3,2)、C(0,0,1)、D(2,0,2)的位置關(guān)系為( )
A.共線 B.共面
3、
C.不共面 D.無法確定
解析:選C.∵=(2,0,-4),=(-2,-3,-5),=(0,-3,-4).
假設(shè)四點共面,由共面向量定理得,存在實數(shù)x,y,
使=x+y,即
由①②得x=y(tǒng)=1,代入③式不成立,矛盾.
∴假設(shè)不成立,故四點不共面.
5.已知正方體ABCD-A1B1C1D1中,點E為上底面A1C1的中心,若=+x+y,則x,y的值分別為( )
A.x=1,y=1 B.x=1,y=
C.x=,y= D.x=,y=1
解析:選C.如圖,=+=+=+(+).
二、填空題
6.已知2a+b=(0,-5,10),c=(1,-2,-2),a·c=4,|b
4、|=12,則以b,c為方向向量的兩直線的夾角為________.
解析:由題意得(2a+b)·c=0+10-20=-10.
即2a·c+b·c=-10,
又∵a·c=4,∴b·c=-18,
∴cos〈b,c〉===-,
∴〈b,c〉=120°,∴兩直線的夾角為60°.
答案:60°
7.如圖,已知長方體ABCD-A1B1C1D1中,AB=AA1=2,BC=3,M為AC1與CA1的交點,則M點的坐標為__________.
解析:由長方體的幾何性質(zhì)得,
M為AC1的中點,
在所給的坐標系中,
A(0,0,0),C1(2,3,2),
∴中點M 的坐標為(1,,1).
答案
5、:(1,,1)
8.(2012·保定質(zhì)檢)如圖,正方體ABCD-A1B1C1D1中,E是A1B上的點,F(xiàn)是AC上的點,且A1E=2EB,CF=2AF,則EF與平面A1B1CD的位置關(guān)系為________.
解析:?。絘,=b,=c為基底,易得=-(a+b-c),
而=a+b-c,即∥,故EF∥DB1,
且EF?平面A1B1CD,DB1?平面A1B1CD,所以EF∥平面A1B1CD.
答案:平行
三、解答題
9.已知向量b與向量a=(2,-1,2)共線,且滿足a·b=18,(ka+b)⊥(ka-b),求向量b及k的值.
解:∵a,b共線,∴存在實數(shù)λ,使b=λa,
∴a·b=λ
6、a2=λ|a|2
=λ[]2=18,
解得λ=2.∴b=(4,-2,4).
∵(ka+b)⊥(ka-b),
∴(ka+b)·(ka-b)=0.
∴(ka+2a)·(ka-2a)=0.
∴(k2-4)|a|2=0.
∴k=±2.
10.如圖,在長方體ABCD-A1B1C1D1中,O為AC的中點.
(1)化簡:--;
(2)設(shè)E是棱DD1上的點,且=,若=x+y+z,試求x、y、z的值.
解:(1)∵+=,
∴--=-(+)
=-=-=.
(2)∵=+=+
=+(+)
=++
=--,
∴x=,y=-,z=-.
11.如圖,在梯形ABCD中,AB∥CD,∠AD
7、C=90°,3AD=DC=3,AB=2,E是DC上的點,且滿足DE=1,連接AE,將△DAE沿AE折起到△D1AE的位置,使得∠D1AB=60°,設(shè)AC與BE的交點為O.
(1)試用基向量,,表示向量;
(2)求異面直線OD1與AE所成角的余弦值;
(3)判斷平面D1AE與平面ABCE是否垂直?并說明理由.
解:(1)∵AB∥CE,AB=CE=2,
∴四邊形ABCE是平行四邊形,
∴O為BE的中點.
∴=-=-(+)
=--.
(2)設(shè)異面直線OD1與AE所成的角為θ,
則cosθ=|cos〈,〉|
=,
∵·=(--)·
=·-·-||2
=1××cos45°-×2××cos45°-×()2
=-1,
||= =,
∴cosθ=|=||=.
故異面直線OD1與AE所成角的余弦值為.
(3)平面D1AE⊥平面ABCE.證明如下:
取AE的中點M,連接D1M,
則=-=-,
∴·=(-)·
=||2-·
=×()2-1××cos45°=0.
∴⊥.
∴D1M⊥AE.
∵·=(-)·
=·-·
=××2×cos45°-1×2×cos60°=0,
∴⊥,∴D1M⊥AB.
又AE∩AB=A,AE、AB?平面ABCE,
∴D1M⊥平面ABCE.
∵D1M?平面D1AE,
∴平面D1AE⊥平面ABCE.