第3章 空间向量与立体几何 §3. 2 立体几何中的向量方法(一) -(2)

2019-04-16 19:05

5.若直线l的方向向量为a=(1,0,2>,平面α的法向量为u=(-2,0,-4>,则( > A.l∥αB.l⊥α

C.lαD.l与α斜交 答案B

解读∵u=-2a, ∴a∥u,∴l⊥α. 二、填空题

6.已知A(1,1,-1>,B(2,3,1>,则直线AB的模为1的方向向量是________________.83lcPA59W9 答案错误!或错误!mZkklkzaaP 解读,

=<1,2,2),|

|=3.

模为1的方向向量是±,

7.已知平面α经过点O(0,0,0>,且e=(1,1,1>是α的法向量,M(x,y,z>是平面α内任意一点,则x,y,z满足的关系式是________________.AVktR43bpw 答案x+y+z=0

解读

·e=

8.若直线a和b是两条异面直线,它们的方向向量分别是(1,1,1>和(2,-3,-2>,则直线a和b的公垂线(与两异面直线垂直相交的直线>的一个方向向量是________.ORjBnOwcEd 答案(1,4,-5>(答案不唯一>

解读设直线a和b的公垂线的一个方向向量为n=(x,y,z>,a与b的方向向量分别为n1,n2,由题意得错误!即:错误!2MiJTy0dTT 解之得:y=4x,z=-5x,令x=1, 则有n=(1,4,-5>. 三、解答题

9.已知正方体ABCD-A1B1C1D1的棱长为2,E、F分别是BB1、DD1的中点,求证:

(1>FC1∥平面ADE;

(2>平面ADE∥平面B1C1F.

证明如图所示建立空间直角坐标系Dxyz, 则有D(0,0,0>、A(2,0,0>,

C(0,2,0>,C1(0,2,2>,E(2,2,1>, F(0,0,1>,B1(2,2,2>, 所以

=<0,2,1),

6 / 9

=<2,0,0), =<0,2,1).

<1)设n1=

, n1⊥

得,

令z1=2,则y1=-1, 所以n1=(0,-1,2>. 因为错误!·n1=-2+2=0,所以错误!⊥n1.gIiSpiue7A 又因为FC1平面ADE,所以FC1∥平面ADE. <2)∵

=<2,0,0),

设n2 =(x2,y2,z2>是平面B1C1F的一个法向量. 由n2⊥错误!,n2⊥

,得 得

令z2=2得y2=-1,所以n2=(0,-1,2>,因为n1=n2,所以平面ADE∥平面B1C1F. 10.

如图所示,在棱长为1的正方体ABCD—A′B′C′D′中,AP=BQ=b (0,截面PQEF∥A′D,截面PQGH∥AD′.uEh0U1Yfmh (1>证明:平面PQEF和平面PQGH互相垂直;

(2>证明:截面PQEF和截面PQGH面积之和是定值,并求出这个值; (3>若b=错误!,求D′E与平面PQEF所成角的正弦值.

解以D为原点,射线DA、DC、DD′分别为x、y、z轴的正半轴建立如图(2>所示的空间直角坐标系D—xyz,由已知得DF=1-b,故A(1,0,0>,A′(1,0,1>,D(0,0,0>,

IAg9qLsgBX D′(0,0,1>,P(1,0,b>,Q(1,1,b>,E(1-b,1,0>,F(1-b,0,0>,G(b,1,1>,H(b,0,1>.WwghWvVhPE 7 / 9

(1>,证明在所建立的坐标系中,可得

=(b,0,b>, =(1,0,1>,

因为所以因为所以

·

=0,

=(0,1,0>,

=(b1,0,1b>, =(1,0, 1>,

·

=0,

是平面PQEF的法向量. ·

=0,

·

=0,

是平面PQGH的法向量.

所以平面PQEF和平面PQGH互相垂直. (2>证明,因为所以又

,|

=(0, 1,0>,

|=|

|,

,所以四边形PQEF为矩形,

同理四边形PQGH为矩形. 在所建立的坐标系中可求得||

|=1,

,是定值.

|=

(1-b>,|

|=

b,

所以|

|+|

|=

,又

所以截面PQEF和截面PQGH的面积之和为(3>解由(1>知

=(-1,0,1>是平面PQEF的法向量.

由P为AA′的中点可知,Q、E、F分别为BB′、BC、AD的中点. 所以E<|cos〈错误!,

,1,0,),

=错误!,因此D′E与平面PQEF所成角的正弦值等于

> =错误!.asfpsfpi4k

申明:

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