高中数学人教B版选修2-1学案:3.1.2空间向量的基本定理(3)

2019-03-15 18:41

B三点共线.

我还有这些不足:

(1)________________________________________________________ (2)________________________________________________________ 我的课下提升方案:

(1)________________________________________________________ (2)________________________________________________________

学业分层测评

(建议用时:45分钟)

[学业达标]

一、选择题

1.已知空间的一个基底{a,b,c},m=a-b+c,n=xa+y b+c,若m与n共线,则x+y等于( )

A.2 C.1

B.-2 D.0

【解析】 因为m与n共线,所以xa+yb+c=z(a-b+c).

?x=z,所以?y=-z,

?1=z.

?x=1,所以?所以x+y=0.

?y=-1,【答案】 D

→=a+2b,BC→=-5a+6b,CD→=7a-2b,则一定

2.已知向量a,b,且AB共线的三点是( )

A.A,B,D C.B,C,D

B.A,B,C D.A,C,D

11

→→→→→

【解析】 BD=BC+CD=-5a+6b+7a-2b=2a+4b,BA=-AB=-a→=-2BA→,

-2b,∴BD

→与BA→共线, ∴BD

又它们经过同一点B, ∴A,B,D三点共线. 【答案】 A

→=3OA→+1OB→+1OC→,则P,

3.A,B,C不共线,对空间任意一点O,若OP

488A,B,C四点( )

A.不共面 C.不一定共面

311

【解析】 ∵4+8+8=1, ∴点P,A,B,C四点共面. 【答案】 B

4.设p:a,b,c是三个非零向量;q:{a,b,c}为空间的一个基底,则p是q的( )

A.充分不必要条件 C.充要条件

B.必要不充分条件 D.既不充分也不必要条件 B.共面 D.无法判断

【解析】 当非零向量a,b,c不共面时,{a,b,c}可以当基底,否则不能当基底.当{a,b,c}为基底时,一定有a,b,c为非零向量.因此pq?p.

【答案】 B

5.正方体ABCD-A′B′C′D′中,O1,O2,O3分别是AC,AB′,AD′→,AO→,AO→}为基底,AC→→+yAO→+zAO→,则x,y,z

的中点,以{AO′=xAO123123的值是( )

A.x=y=z=1 2

C.x=y=z=2

q,

1

B.x=y=z=2 D.x=y=z=2

12

→→→→

【解析】 AC′=AA′+AD+AB 1→→1→1→→→) =2(AB+AD)+2(AA′+AD)+2(AA′+AB1→1→1→→+AO→+AO→, =2AC+2AD′+2AB′=AO132由空间向量的基本定理,得x=y=z=1. 【答案】 A 二、填空题

6.已知{e1,e2,e3}是空间的一个基底,若λe1+μe2+ve3=0,则λ2+μ2+v2=________.

【解析】 ∵{e1,e2,e3}是空间的一个基底, ∴e1,e2,e3为不共面向量. 又∵λe1+μe2+ve3=0, ∴λ=μ=v=0,∴λ2+μ2+v2=0. 【答案】 0

7.已知O为空间任意一点,A,B,C,D四点满足任意三点不共线,但四→→→→

点共面,且OA=2xBO+3yCO+4zDO,则2x+3y+4z的值为________.

【导学号:15460063】

【解析】 由题意知A,B,C,D共面的充要条件是对空间任意一点O,存→=xOB→+yOC→+zOD→,且x+y+z=1,因此2x+

在实数x1,y1,z1,使得OA1111113y+4z=-1.

【答案】 -1

→=2e+ke,→→

8.设e1,e2是空间两个不共线的向量,已知ABCD12CB=e1+3e2,=2e1-e2,且A,B,D三点共线,则k=________.

→=CD→-CB→=(2e-e)-(e+3e)=e-4e,【解析】 由已知可得:BD121212∵A,B,D三点共线,

→与BD→共线,即存在λ∈R使得AB→=λBD→. ∴AB

∴2e1+ke2=λ(e1-4e2)=λe1-4λe2, ∵e1,e2不共线,

13

?λ=2,∴?解得k=-8. ?k=-4λ,【答案】 -8 三、解答题

→=a,→=

9.如图3-1-18所示,在平行六面体ABCD-A′B′C′D′中,ABAD→b,AA′=c,P是CA′的中点,M是CD′的中点,N是C′D′的中点,点Q在CA′上,且CQ∶QA′=4∶1,用基底{a,b,c}表示以下向量:

图3-1-18

→;(2)AM→;(3)AN→;(4)AQ→.

(1)AP

→|=2,

【解】 由题意知|PB

→|=2,PB→=P→→,DC→=DA→+AB→+BC→, |CDA+AB∵PA⊥平面ABCD,

→→=P→→=P→→=0, ∴PA·DAA·ABA·BC→·→=0, ∵AB⊥AD,∴ABDA→·→=0, ∵AB⊥BC,∴ABBC→·→=(P→→)·→+AB→+BC→) ∴PBDCA+AB(DA→2=|AB→|2=1, =AB

→|=2,|CD→|=2, 又∵|PB

→·→PBDC11→→

∴cos〈PB,DC〉===2,

→||DC→|2×2|PB→,DC→〉=60°

∴〈PB,∴PB与CD所成的角为60°.

→=a,OC→=b,OO→10.正方体OABC-O′A′B′C′,且OA′=c. →

(1)用a,b,c表示向量AC′;

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(2)设G,H分别是侧面BB′C′C和O′A′B′C′的中心,用a,b,c→. 表示GH

→·→=|OA→|·→|·

【解】 (1)OAOB|OBcos∠AOB 1=1×1×cos 60°=2. →+OB→)·→+CB→) (2)(OA(CA

→+OB→)·→-OC→+OB→-OC→) =(OA(OA→+OB→)·→+OB→-2OC→) =(OA(OA

=12+1×1×1×cos 60°-2×1×1×cos 60°+1×1×cos 60°+12-2×1×1×cos 60°=1.

→+OB→+OC→|=(3)|OA

→+OB→+OC→?2 ?OA

=12+12+12+?2×1×1×cos 60°?×3=6.

[能力提升]

→→+βPC→,则α+β=1是A,B,1.若P,A,B,C为空间四点,且有PA=αPBC三点共线的( )

A.充分不必要条件 C.充要条件

B.必要不充分条件 D.既不充分也不必要条件

→→=β(PC→-PB→),即BA→=βBC→,显然A,B,【解析】 若α+β=1,则PA-PB→=λBC→,故PB→-P→→-PB→),C三点共线;若A,B,C三点共线,则有ABA=λ(PC→→-λPC→,令α=1+λ,β=-λ,则α+β=1,故选C. 整理得PA=(1+λ)PB

【答案】 C

→=PB→

2.已知正方体ABCD-A1B1C1D1中,P,M为空间任意两点,如果有PM1→+6AA→-4A→+7BA11D1,那么M必( )

A.在平面BAD1内 C.在平面BA1D1内

B.在平面BA1D内 D.在平面AB1C1内

→=PB→+7BA→+6AA→-4A→→→→→

【解析】 由于PM111D1=PB1+BA+6BA1-4A1D1=

15

→→→→→→→→→→→PB1+B1A1+6BA1-4A1D1=PA1+6(PA1-PB)-4(PD1-PA1)=11PA1-6PB-→,于是M,B,A,D四点共面,故选C. 4PD111

【答案】 C

3.已知两非零向量e1,e2,且e1与e2不共线,若a=λe1+μe2(λ,μ∈R,且λ2+μ2≠0),则下列三个结论有可能正确的是________.

【导学号:15460064】

①a与e1共线;②a与e2共线;③a与e1,e2共面.

【解析】 当λ=0时,a=μe2,故a与e2共线,同理当μ=0时,a与e1共线,由a=λe1+μe2,知a与e1,e2共面.

【答案】 ①②③

4.如图3-1-19所示,M,N分别是空间四边形ABCD的棱AB,CD的中点.试→与向量AD→,BC→是否共面. 判断向量MN

图3-1-19

→=MA→+AD→+DN→,①

【解】 由题图可得MN→=MB→+BC→+CN→,② ∵MN

→=-MB→,DN→=-CN→, 又MA所以①+②得 →→→2MN=AD+BC,

→=1AD→+1BC→,故向量MN→与向量AD→,BC→共面. 即MN

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