1.已知点和点,且,则实数的值是( )
a.或 b.或 c.或 d.或。
2.已知向量,且,则的值为( )
a.-4 b.-2 c.2 d.4
3.在平行六面体abcd-a′b′c′d′中,若,则x+y+z等于( )
abcd.
4.已知向量a=(1,1,0),b=(-1,0,2),且ka+b与2a-b互相垂直,则k的值是( )
a.1 b. c. d.
5.在如图所示空间直角坐标系内,正方体的棱长为1,则棱中点的坐标为( )
a. b. c. d.
6.已知a=(cos α,1,sin α)b=(sin α,1,cos α)则向量a+b与a-b的夹角是( )
a.90° b.60° c.30° d.0°
7.已知,且两两垂直,则(x,y,z
8.已知=(2,-1,0),=k,0,1),若〈,〉120°,则k
9.已知空间中三点a(-2,0,2),b(-1,1,2),c(-3,0,4),设a=,b=.
1)求向量a与向量b的夹角的余弦值; (2)若ka+b与ka-2b互相垂直,求实数k的值。
10.如图,已知多面体的底面是边长为2的菱形,底面,且.(1)证明:直线平面;(2)证明:平面平面;
3)若直线与平面所成的角为,求二面角的余弦值.
11.如图,是以为直径的半圆上异于的点,矩形所在的平面垂直于半圆所在的平面,且, (1)求证:平面平面;(2)若的长度为,求二面角的正弦值.
12.如图在直角中,为直角,,,分别为,的中点,将沿折起,使点到达点的位置,连接,,为的中点.
ⅰ)证明:面;(ⅱ若,求二面角的余弦值.
13.如图,在边长为8的菱形中,,将沿折起,使点到达的位置,且二面角为。(1)求异面直线与所成角的大小;(2)若点为中点,求直线与平面所成角的正弦值。
参***。1.d
解析】试题分析:由题意得,根据向量的模的计算公式,可得,解得或,故选d.
考点:向量的模的计算.
2.a解析】
分析】向量=(-1,x,3),=2,-4,y)且∥,所以存在k,使得=k,利用坐标列方程组求解即可。
详解】向量=(-1,x,3),=2,-4,y)且∥,所以存在k,使得=k
则,解得。所以x+y=-4.
故选a.点睛】
本题主要考查了向量共线的坐标运算,属于基础题。
3.b解析】
试题分析:由图可知,又,可得,则。
考点:空间向量的运算。
4.d解析】
试题分析:由的坐标可得,,两向量互相垂直则,即,解得.
考点:两向量垂直坐标满足的条件.
5.a解析】分析:根据空间直角坐标系,求得b、b1的坐标,根据中点坐标公式即可求得中点坐标。
详解:由空间直角坐标系可知,所以bb1中点坐标为
所以选a点睛:本题考查了空间直角坐标系点的坐标、中点坐标公式的简单应用,是简单题。
6.a解析】
分析】先求出|a|2=2,|b|2=2,再计算得(a+b)·(a-b)=0,所以向量a+b与a-b的夹角是90°.
详解】|a|2=2,|b|2=2,(a+b)·(a-b)=|a|2-|b|2=0,∴(a+b)⊥(a-b).
故答案为:a
点睛】1)本题主要考查空间向量的数量积运算和空间向量的模的计算,考查空间向量垂直的数量积表示,意在考察学生对这些知识的掌握水平和分析推理能力。(2).
解析】分析】
根据向量的数量积等于0列方程组得出x,y,z的值.
详解】两两垂直,解得:x=﹣64,y=﹣26,z=﹣17.
故答案为:(-64,-26,-17).
点睛】本题考查了空间向量垂直与数量积的关系,属于基础题.
解析】分析】
根据向量的夹角公式计算即可,注意k的取值.
详解】=(2,﹣1,0),=k,0,1),<120°,∵cos<,>cos120°=,解得,k=,k=(舍去)
故答案为:点睛】
熟练掌握向量夹角公式、向量垂直于数量积的关系、向量共线定理等是解题的关键.
9.(1);(2)或.
解析】试题分析:(1)第一步,求出两个向量的坐标,第二步,分别计算,和,最后代入公式;
2)方法一,先得到和的坐标,然后代入数量积的坐标表示,可得的值;
方法二,先计算()(然后代入两个向量的坐标表示,求的值.
试题解析:解 (1)∵a=(1,1,0),b=(-1,0,2), a·b=(1,1,0)·(1,0,2)=-1,又|ab|==cos〈a,b〉==即向量a与向量b的夹角的余弦值为-.
2)方法一 ∵ka+b=(k-1,k,2).ka-2b=(k+2,k,-4),且ka+b与ka-2b互相垂直,(k-1,k,2)·(k+2,k,-4)=(k-1)(k+2)+k2-8=0, ∴k=2或k=-,当ka+b与ka-2b互相垂直时,实数k的值为2或-.、
方法二由(1)知|a|=,b|=,a·b=-1,(ka+b)·(ka-2b)=k2a2-ka·b-2b2=2k2+k-10=0, 得k=2或k=-.
考点:1.向量的坐标表示;2.向量的数量积.
10.(1)证明见解析;(2)证明见解析;(3).
解析】分析】
1)连接,交于,设中点为,连接,通过证明四边形是平行四边形,证得,由此证得平面。(2)通过证明,证得平面,由此证得平面,进而有平面平面。(3)以点或者点建立空间直角坐标系,通过平面和平面的法向量,计算二面角的余弦值。
详解】1)证明:连接bd,交ac于点o,设pc中点为f,连接of,ef.
因为o,f分别为ac,pc的中点,所以,且,因为,且,所以,且,所以四边形ofed为平行四边形,所以,即,又平面,面,所以面;
2)因为平面,平面,所以。
因为是菱形,所以。
因为,所以平面,因为,所以平面,因为平面,所以平面平面 ;
3)解法1:因为直线与平面所成角为,所以,所以,所以,故△为等边三角形。
设bc的中点为m,连接am,则。
以a为原点,am,ad,ap分别为x,y,z轴,建立空间直角坐标系(如图).
则, ,设平面pce的法向量为,则,即,令则所以 ,设平面cde的法向量为,则即,令则所以 ,设二面角的大小为,由于为钝角,所以.
所以二面角的余弦值为.
解法2:因为直线与平面所成角为,且平面,所以,所以.
因为,所以为等边三角形.
因为平面,由(1)知,所以平面.
因为平面,平面,所以且.
在菱形中,.
以点为原点,分别为轴,建立空间直角坐标系(如图).
则,则,设平面的法向量为,则即,令,则,则法向量.
设平面的法向量为,则,即,令,则则法向量.
设二面角的大小为,由于为钝角,则.
所以二面角的余弦值为.
点睛】本小题主要考查线面平行的证明,考查面面垂直的证明,考查利用空间向量法求二面角的余弦值,考查运算求解能力,属于中档题。
11.(1)见解析;(2)
解析】分析】
1)推导出平面,,,从而平面,由此能够证得结论;(2)连结,以点为坐标原点,建立空间直角坐标系,利用向量法能求出二面角的正弦值.
详解】1)证明:平面平面,两平面交线为,平面,
平面。平面
是直角平面。
平面平面平面。
2)如图,连结,以点为坐标原点,在平面中,过作的垂线为轴,所在的直线为轴,在平面中,过作的垂线为轴,建立空间直角坐标系。
的长度为 则:,,
设平面的一个法向量为。
则:,令,解得:,
平面的一个法向量:
二面角的正弦值为。
点睛】本题考查面面垂直的证明,考查二面角的正弦值的求法,考查空间中线线、线面、面面间的位置关系等基础知识,考查运算求解能力,是中档题.
12.(ⅰ详见解析;(ⅱ
解析】分析】
ⅰ)取中点,连结、,四边形是平行四边形,由,,得,从而,,求出,由此能证明.
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