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1、課時(shí)作業(yè)45 空間向量及其運(yùn)算
[基礎(chǔ)達(dá)標(biāo)]
一、選擇題
1.已知a=(2,3,-4),b=(-4,-3,-2),b=x-2a,則x=( )
A.(0,3,-6) B.(0,6,-20)
C.(0,6,-6) D.(6,6,-6)
解析:由b=x-2a,得x=4a+2b=(8,12,-16)+(-8,-6,-4)=(0,6,-20).
答案:B
2.對(duì)于空間一點(diǎn)O和不共線的三點(diǎn)A,B,C,有6=+2+3,則( )
A.O,A,B,C四點(diǎn)共面 B.P,A,B,C四點(diǎn)共面
C.O,P,B,C四點(diǎn)共面 D.O,P,A,B,C五點(diǎn)共面
解析:由6=+2+3,
得-=
2、2(-)+3(-),即=2+3,故,,共面,又它們有公共點(diǎn)P,因此,P,A,B,C四點(diǎn)共面,故選B.
答案:B
3.已知空間四邊形OABC中,=a,=b,=c,點(diǎn)M在OA上,且OM=2MA,N為BC中點(diǎn),則=( )
A.a-b+c B.-a+b+c
C.a+b-c D.a+b-c
解析:顯然=-=(+)-.
答案:B
4.已知四邊形ABCD滿足:·>0,·>0,·>0,·>0,則該四邊形為( )
A.平行四邊形 B.梯形
C.長(zhǎng)方形 D.空間四邊形
解析:由·>0,·>0,·>0,·>0,知該四邊形一定不是平面圖形.
答案:D
5.[2019·日照調(diào)研]已知
3、A(4,1,3),B(2,-5,1),C為線段AB上一點(diǎn),且=,則C點(diǎn)的坐標(biāo)為( )
A.(,-,) B.(,-3,2)
C.(,-1,) D.(,-,)
解析:由題意知2=,設(shè)C(x,y,z),則2(x-4,y-1,z-3)=(2-x,-5-y,1-z),
∴∴即C(,-1,)
答案:C
二、填空題
6.已知空間四邊形OABC,點(diǎn)M,N分別是OA,BC的中點(diǎn),且=a,=b,=c,用a,b,c表示向量=________.
解析:如圖所示,
=(+)=[(-)+(-)]=(+-2)=(+-)=(b+c-a).
答案:(b+c-a)
7.若a=(0,1,-1),b=
4、(1,1,0),且(a+λb)⊥a,則實(shí)數(shù)λ的值為_(kāi)_______.
解析:因?yàn)?a+λb)⊥a,
所以(a+λb)·a=a2+λb·a=()2+λ×(0+1+0)=0,解得λ=-2.
答案:-2
8.已知a=(1,2,-2),b=(0,2,4),則a,b夾角的余弦值為_(kāi)_______.
解析:cos〈a,b〉==-.
答案:-
三、解答題
9.已知空間三點(diǎn)A(0,2,3),B(-2,1,6),C(1,-1,5).
(1)求以,為邊的平行四邊形的面積;
(2)若|a|=,且a分別與,垂直,求向量a的坐標(biāo).
解析:(1)由題意可得:=(-2,-1,3),=(1,-3,2),
5、
所以cos〈,〉====,
所以sin〈,〉=,
所以以,為邊的平行四邊形的面積:
S=2×||||sin〈,〉=14×=7.
(2)設(shè)a=(x,y,z),
由題意得解得或
所以a=(1,1,1)或a=(-1,-1,-1).
10.如圖所示,已知空間四邊形ABCD的每條邊和對(duì)角線長(zhǎng)都等于1,點(diǎn)E,F(xiàn),G分別是AB,AD,CD的中點(diǎn),計(jì)算:
(1)·;
(2)·;
(3)EG的長(zhǎng).
解析:設(shè)=a,=b,=c.
則|a|=|b|=|c|=1,〈a,b〉=〈b,c〉=〈c,a〉=60°,
==c-a,=-a,=b-c,
(1)·=·(-a)
=a2-a·c=.
6、
(2)·=(c-a)·(b-c)
=(b·c-a·b-c2+a·c)=-.
(3)=++=a+b-a+c-b
=-a+b+c,
||2=a2+b2+c2-a·b+b·c-c·a=,則||=.
[能力挑戰(zhàn)]
11.如圖所示,在四棱錐P-ABCD中,PC⊥平面ABCD,PC=2,在四邊形ABCD中,∠B=∠C=90°,AB=4,CD=1,點(diǎn)M在PB上,PB=4PM,PB與平面ABCD成30°的角.求證:
(1)CM∥平面PAD;
(2)平面PAB⊥平面PAD.
證明:以C為坐標(biāo)原點(diǎn),CB所在直線為x軸,CD所在直線為y軸,
CP所在直線為z軸建立如圖所示的空間直角坐標(biāo)
7、系C-xyz.
∵PC⊥平面ABCD,
∵∠PBC為PB與平面ABCD所成的角,
∴∠PBC=30°,
∵PC=2,∴BC=2,PB=4,
∴D(0,1,0),B(2,0,0),A(2,4,0),P(0,0,2),M,
∴=(0,-1,2),=(2,3,0),=.
(1)設(shè)n=(x,y,z)為平面PAD的一個(gè)法向量,
由即
令y=2,得n=(-,2,1).
∵n·=-×+2×0+1×=0,
∴n⊥.又CM?平面PAD,
∴CM∥平面PAD.
(2)解法一 由(1)知=(0,4,0),=(2,0,-2),
設(shè)平面PAB的一個(gè)法向量為m=(x0,y0,z0),
由即
令x0=1,得m=(1,0,),
又∵平面PAD的一個(gè)法向量n=(-,2,1),
∴m·n=1×(-)+0×2+×1=0,
∴平面PAB⊥平面PAD.
解法二 取AP的中點(diǎn)E,連接BE,
則E(,2,1),=(-,2,1).
∵PB=AB,∴BE⊥PA.
又∵·=(-,2,1)·(2,3,0)=0,
∴⊥.∴BE⊥DA.
又PA∩DA=A,
∴BE⊥平面PAD.
又∵BE?平面PAB,
∴平面PAB⊥平面PAD.
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