05--第五章 平面向量与直线、平面、简单几何体(B)(2)

2019-03-10 14:31

1?11k2?y?k(x?)222

又?2,得kx-(k+2)x+=0,∴x1·x2=,而y1y2=k(x1-)k(x2-

4242?y?2x?31111)=k2(x1-)(x2-)=-1.∴x1x2+y1y2=-1=-. 22244解法二:因为直线AB是过焦点的弦,所以y1·y2=-p2=-1.x1·x2同上. 评述:本题考查向量的坐标运算,及数形结合的数学思想.

5.答案:A

解析:B1M1111?B1B?BM?A1A?(BA?BC)=c+(-a+b)=-a+b+c

2222评述:用向量的方法处理立体几何问题,使复杂的线面空间关系代数化,本题考查的是

基本的向量相等,与向量的加法.考查学生的空间想象能力.

6.答案:B

解析:设c=ma+nb,则(-1,2)=m(1,1)+n(1,-1)=(m+n,m-n).

1?m???m?n??1?2

∴? ∴??m?n?2?n??3??2评述:本题考查平面向量的表示及运算.

7.答案:D

解析:①平面向量的数量积不满足结合律.故①假;

②由向量的减法运算可知|a|、|b|、|a-b|恰为一个三角形的三条边长,由“两边之差小于第三边”,故②真;

③因为[(b·c)a-(c·a)b]·c=(b·c)a·c-(c·a)b·c=0,所以垂直.故③假; ④(3a+2b)(3a-2b)=9·a·a-4b·b=9|a|2-4|b|2成立.故④真. 评述:本题考查平面向量的数量积及运算律. 8.答案:A

解析:设直线l的方程为y=kx+b(此题k必存在),则直线向左平移3个单位,向上平移1个单位后,直线方程应为y=k(x+3)+b+1即y=kx+3k+b+1

因为此直线与原直线重合,所以两方程相同.比较常数项得3k+b+1=b.∴k=-评述:本题考查平移变换与函数解析式的相互关系. 9.答案:13

解析:∵(2a-b)·a=2a2-b·a=2|a|2-|a|·|b|·cos120°=2·4-2·5(-评述:本题考查向量的运算关系. 10.答案:90°

解析:由|α+β|=|α-β|,可画出几何图形,如图5—14.

1. 31)=13. 2|α-β|表示的是线段AB的长度,|α+β|表示线段OC的长度,由|AB|=|OC|

∴平行四边形OACB为矩形,故向量α与β所成的角为90° 评述:本题考查向量的概念,向量的几何意义,向量的运算.这些知识不只在学习向量时用到,而且在复数、物理学中也是一些最基本的知识.

11.答案:4

图5—14 解析:∵OA={-1,2},OB={3,m},AB?OB?OA={4,m-2},又OA⊥AB, ∴-1×4+2(m-2)=0,∴m=4.

评述:本题考查向量的概念,向量的运算,向量的数量积及两向量垂直的充要条件. 12.答案:(

23,2) 22解析:设a=OA=2+i,b=OB,由已知OA、OB的夹角为

?4,由复数乘法的几何意

义,得OB=OA(cos

?4+isin

?4)=(2+i)(2223?i)??2i. 2222∴b=(

23,2) 22评述:本题考查向量的概念,向量与复数一一对应关系,考查变通、变换等数学方法,以及运用数学知识解决问题的能力.

13.答案:-2 a+b=(m+2)i+(m-4)j=(m+2,m-4) 解析:由题意,得 a-b=mi+(-m-2)j=(m,-m-2)

∵(a+b)⊥(a-b),∴(m+2)×m+(m-4)(-m-2)=0,∴m=-2.

评述:本题考查平面向量的加、减法,平面向量的数量积及运算,两向量垂直的充要条件. 14.答案:-63 a+b=2i-8j 解析:解方程组 a-b=-8i+16j

a=-3i+4j=(-3,4) 得 b=5i-12j=(5,-12)

∴a·b=(-3)×5+4×(-12)=-63.

评述:本题考查平面向量数量积的坐标表示及求法. 15.答案:(4,2)

110??60??32?2,y?2?1, 解析:设P(x,y),由定比分点公式x?111?1?22则P(2,1),又由中点坐标公式,可得B(4,2).

16.(1)证明:∵BCm3m?AC?AB?{,,0},∴| BC|=m,

22又AB?{m3,?m,0},AC?{m,0,0} 22∴|AB|=m,|AC|=m,∴△ABC为正三角形.

又AB·AA1=0,即AA1⊥AB,同理AA1⊥AC,∴AA1⊥平面ABC,从而三棱柱ABC—A1B1C1是正三棱柱.

(2)解:取AB中点O,连结CO、A1O.

∵CO⊥AB,平面ABC⊥平面ABB1A1,∴CO⊥平面ABB1A1,即∠CA1O为直线CA1与平面A1ABB1所成的角.

在Rt△CA1O中,CO=

322m,CA1=m?n, 2∴sinCA1O=

CO2?,即∠CA1O=45°. CA1217.解:(1)取OB的中点D,连结O1D,

则O1D⊥OB.

∵平面OBB1O1⊥平面OAB, ∴O1D⊥平面OAB.

过D作AB的垂线,垂足为E,连结O1E. 则O1E⊥AB.

∴∠DEO1为二面角O1—AB—O的平面角. 由题设得O1D=sinOBA=

图5—15 3,

?21, 7OAOA2?OB2∴DE=DBsinOBA=

21 7∵在Rt△O1DE中,tanDEO1=∴∠DEO1=arctan

7,

7,即二面角O1—AB—O的大小为arctan7.

(2)以O点为原点,分别以OA、OB所在直线为x、y轴,过O点且与平面AOB垂直的直线为z轴,建立空间直角坐标系如图5—15.则

O(0,0,0),O1(0,1,

,A(3,0,0),A1(3,1,3),B(0,2,0). 3)

设异面直线A1B与AO1所成的角为α,

则A1B?OB?OA1cosα=?{?3,1?3},O1A?OA?OO1?{3,?1,3},

A1B?O1A1?,

|A1B|?|O1A|7∴异面直线A1B与AO1所成角的大小为arccos

1. 718.解法一:如图5—16,以O点为原点建立空间直角坐标系. 由题意,有B(3,0,0),D(

3,2,4),设P(3,0,z),则 23BD={-,2,4},OP={3,0,z}.

2∵BD⊥OP,∴BD·OP=-

图5—16 99+4z=0,z=. 28∵BB′⊥平面AOB,∴∠POB是OP与底面AOB所成的角. tanPOB=

33,∴∠POB=arctan. 88解法二:取O′B′中点E,连结DE、BE,如图5—17,则

DE⊥平面OBB′O′,

∴BE是BD在平面OBB′O′内的射影. 又∵OP⊥BD.

由三垂线定理的逆定理,得OP⊥BE.

在矩形OBB′O′中,易得Rt△OBP∽Rt△BB′E, ∴

9BPOB?,得BP=. B?EBB?8图5—17 (以下同解法一) 19.解:(1)如图5—18,以点A为坐标原点O,以AB所在直线为Oy轴,以AA1所在直线为Oz轴,以经过原点且与平面ABB1A1垂直的直线为Ox轴,建立空间直角坐标系.

由已知,得

A(0,0,0),B(0,a,0),A(0,10,

,C(2 a)1?3a. a,,2a)

22图5—18 (2)坐标系如图,取A1B1的中点M,于是有M(0,

a,2 a),连AM,MC1有 2MC1=(-

3a,0,0),且AB=(0,a,0),AA1=(0,0,2 a) 2由于MC1·AB=0,MC1·AA1=0,所以MC1⊥面ABB1A1. ∴AC1与AM所成的角就是AC1与侧面ABB1A1所成的角. ∵AC1=(?a3a,AM=(0,,2a), a,,2a)

2229a2∴AC1·AM=0++2a2=a2.

443a2a2而|AC1|=??2a2?3a.

44a23|AM|=?2a2?a.

4292a3?∴cos<AC1,AM>=4. 323a?a2所以AC1与AM所成的角,即AC1与侧面ABB1A1所成的角为30°.

20.解:(1)记P(x,y),由M(-1,0),N(1,0)得PM=-MP=(-1-x,-y), ,MN=-NM=(2,0) PN=-NP=(1-x,-y)

∴MP·MN=2(1+x),PM·PN=x2+y2-1,NM·NP=2(1-x). 于是,MP·MN,PM·PN,NM·NP是公差小于零的等差数列等价于

1?22?x?y?1?[2(1?x)?2(1?x)], 2???2(1?x)?2(1?x)?0,?x2?y2?3,即?

x?0?所以,点P的轨迹是以原点为圆心,(2)点P的坐标为(x0,y0).

3为半径的右半圆.

PM·PN=x02+y02-1=2.

|PM|·|PN|=

(1?x0)2?y0?(1?x0)2?y0.

22


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