河南省洛陽市第二外國語學校高考數學 闖關密練特訓《97用向量方法證明平行與垂直》試題 理 新人教A版.doc_第1頁
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河南省洛陽市第二外國語學校2013屆高考數學 闖關密練特訓9-7用向量方法證明平行與垂直試題 理 新人教a版1.已知正方體abcda1b1c1d1中,e為側面cc1d1d的中心若zxy,則xyz的值為()a1b. c2d.答案c解析.xyz12.2若直線l的方向向量為a,平面的法向量為n,能使l的可能是()aa(1,0,0),n(2,0,0)ba(1,3,5),n(1,2,1)ca(0,2,1),n(1,0,1)da(1,1,3),n(0,3,1)答案b解析欲使l,應有na,na0,故選b.3二面角l等于60,a、b是棱l上兩點,ac、bd分別在半平面、內,acl,bdl,且abaca,bd2a,則cd的長等于()a.a b.a c2a da答案c解析如圖二面角l等于60,與夾角為60.由題設知,|a,|2a,|2|2|2|2|22224a2,|2a.4已知a(2,1,3),b(1,4,2),c(4,5,x),若a、b、c三向量共面,則|c|()a5 b6 c. d.答案c解析a、b、c三向量共面,存在實數、,使cab,(4,5,x)(2,4,32),x5,|c|.5已知空間四邊形abcd的每條邊和對角線的長都等于a,點e、f分別是bc、ad的中點,則的值為()aa2 b.a2c.a2 d.a2答案c解析()()(a2cos60a2cos60)a2.故選c.6將邊長為1的正方形abcd沿對角線bd折成直二面角,若點p滿足,則|2的值為()a. b2c. d.答案d解析由題意,翻折后acabbc,abc60,|2|2|2|2|2211cos601cos451cos45.7(2012河南六市聯(lián)考)如圖,在平行四邊形abcd中,0,2 2 24,若將其沿bd折成直二面角abdc,則三棱錐abcd的外接球的體積為_答案解析因為abbd,二面角abdc是直二面角,所以ab平面bcd,abbc,addc.故abc,adc均為直角三角形取ac的中點m,則mamcmdmb,故點m即為三棱錐abcd的外接球的球心由222422224,ac2,r1.故所求球的體積為v.8(2011金華模擬)已知點a(4,1,3),b(2,5,1),c為線段ab上一點且,則點c的坐標為_答案(,1,)解析c為線段ab上一點,存在實數0,使,又(2,6,2),(2,6,2),(,2,),c(,1,)9.如圖,正方體abcda1b1c1d1的棱長為1,e、f分別是棱bc、dd1上的點,如果b1e平面abf,則ce與df的和的值為_答案1解析以d1為原點,直線d1a1、d1c1、d1d為x軸、y軸、z軸建立空間直角坐標系,則a(1,0,1),b(1,1,1),b1(1,1,0),設dft,cek,則d1f1t,f(0,0,1t),e(k,1,1),要使b1e平面abf,易知abb1e,故只要b1eaf即可,(1,0,t),(k1,0,1),1kt0,kt1,即cedf1.10.(2012天津調研)如圖,四棱錐pabcd中,pa平面abcd,pb與底面所成的角為45,底面abcd為直角梯形,abcbad90,pabcad1.(1)求證:平面pac平面pcd;(2)在棱pd上是否存在一點e,使ce平面pab?若存在,請確定e點的位置;若不存在,請說明理由解析(1)證明:pa平面abcd,pb與平面abcd所成的角為pba45.ab1,由abcbad90,易得cdac,accd.又pacd,paaca,cd平面pac,又cd平面pcd,平面pac平面pcd.(2)分別以ab、ad、ap為x軸、y軸、z軸建立空間直角坐標系p(0,0,1),c(1,1,0),d(0,2,0),設e(0,y,z),則(0,y,z1),(0,2,1),y(1)2(z1)0(0,2,0)是平面pab的法向量,又(1,y1,z),ce平面pab.(1,y1,z)(0,2,0)0,y1.將y1代入,得z.e是pd的中點,存在e點使ce平面pab,此時e為pd的中點.能力拓展提升11.二面角的棱上有a、b兩點,直線ac、bd分別在這個二面角的兩個半平面內,且都垂直于ab.已知ab4,ac6,bd8,cd2,則該二面角的大小為()a150 b45 c60 d120答案c解析由條件知,0,0,.|2|2|2|2222624282268cos,11696cos,(2)2,cos,120,所以二面角的大小為60.12在棱長為1的正方體ac1中,o1為b1d1的中點求證:(1)b1d平面acd1;(2)bo1平面acd1.證明建立如圖所示的空間直角坐標系,由于正方體的棱長為1,則b(1,0,0),o1(,1),d1(0,1,1),c(1,1,0),d(0,1,0),b1(1,0,1),(1,1,1),(0,1,1),(1,1,0),(,1)(1)0,0,與不共線,平面acd1,b1d平面acd1.(2)0,平面acd1.又bo1平面acd1,bo1平面acd1.點評第(2)問還可以通過證明(其中o為ac中點)證明13在四棱錐pabcd中,pd底面abcd,底面abcd為正方形,pddc,e、f分別是ab、pb的中點(1)求證:efcd;(2)在平面pad內求一點g,使gf平面pcb,并證明你的結論解析(1)證明:pd底面abcd,四邊形abcd是正方形,ad、dc、pd兩兩垂直,如圖,以da、dc、dp所在直線分別為x軸、y軸、z軸建立空間直角坐標系,設ada,則d(0,0,0)、a(a,0,0)、b(a,a,0)、c(0,a,0)、e(a,0)、p(0,0,a)、f(,).(,0,),(0,a,0)0,即efcd.(2)設g(x,0,z),則(x,z),若使gf平面pcb,則由(x,z)(a,0,0)a(x)0,得x;由(x,z)(0,a,a)a(z)0,得z0.g點坐標為(,0,0),即g點為ad的中點14(2011??谡{研)在四棱錐pabcd中,平面pad平面abcd,pad是等邊三角形,底面abcd是邊長為2的菱形,bad60,e是ad的中點,f是pc的中點(1)求證:be平面pad;(2)求證:ef平面pab;(3)求直線ef與平面pbe所成角的余弦值解析解法一:(1)e是ad中點,連接pe,ab2,ae1.be2ab2ae22abaecosbad41221cos603.ae2be2134ab2,beae.又平面pad平面abcd,交線為ad,be平面pad.(2)取pb中點為h,連接fh,ah,ae綊bc,又hf是pbc的中位線,hf綊bc,ae綊hf,四邊形ahfe是平行四邊形,efah,又ef平面pab,ah平面pab,ef平面pab.(3)由(1)知,bcbe,pebc,又pe,be是平面pbe內兩相交直線,bc平面pbe,又由(2)知,hfbc,hf平面pbe,feh是直線ef與平面pbe所成的角,易知bepe,在rtpeb中,eh,tanfeh,cosfeh.故直線ef與平面pbe所成角的余弦值為.解法二:容易證明ep,ea,eb兩兩垂直,建立空間直角坐標系exyz如圖易求bepe,則e(0,0,0),a(1,0,0),b(0,0),c(2,0),d(1,0,0),p(0,0,),因為f是pc的中點,則f(1,)(1)010000,即ebea,00000,即ebep,ea,ep是平面pad內的兩相交直線,eb平面pad.(2)取pb中點為h,連接fh,ah,則h(0,),(1,),(0,)(1,0,0)(1,),又ef平面pab,ah平面pab,ef平面pab.(3)y軸平面pbe,z軸平面pbe,平面pbe的法向量為n(1,0,0),(1,),設直線ef與平面pbe所成角為,sin,cos,故直線ef與平面pbe所成角的余弦值為.15(2012遼寧理,18)如圖,直三棱柱abcabc,bac90,abacaa,點m、n分別為ab和bc的中點(1)證明:mn平面aacc;(2)若二面角amnc為直二面角,求的值解析(1)連結ab,ac,由已知bac90,abac,三棱柱abcabc為直三棱柱,所以m為ab中點又因為n為bc的中點,所以mnac.又mn平面aacc,ac平面aacc,因此mn平面aacc.(2)以a為坐標原點,分別以直線ab、ac、aa為x軸、y軸、z軸建立直角坐標系oxyz,如圖所示設aa1,則abbc,于是a(0,0,0),b(,0,0),c(0,0),a(0,0,1),b(,0,1),c(0,1),所以m(,0,),n(,1)設m(x1,y1,z1)是平面amn的法向量,由得可取m(1,1,)設n(x2,y2,z2)是平面mnc的法向量由得可取n(3,1,)因為amnc為直二面角,所以mn0.即3(1)(1)20,解得.1在正三棱柱abca1b1c1中,h、f分別為ab、cc1的中點,各棱長都是4.(1)求證ch平面fa1b.(2)求證平面abb1a1平面fa1b.(3)設e為bb1上一點,試確定e的位置,使hebc1.解析在正三棱柱中,h為ab中點,chab,過h作hmab交a1b1于m,分別以直線ab、hc、hm為x軸、y軸、z軸建立空間直角坐標系,則b(2,0,0),c(0,2,0),f(0,2,2),a(2,0,0),a1(2,0,4),c1(0,2,4)(1)(0,2,0),(2,2,2),(2,2,2),(),與不共線,平面fa1b,hc平面fa1b,hc平面fa1b.(2)平面abb1a1的一個法向量為n1(0,2,0),設平面fa1b的一個法向量n(x,y,z),則令x1得n(1,0,1),nn10,nn1,平面abb1a1平面fa1b.(3)e在bb1上,設e(2,0,t),(t0),則(2,0,t),(2,2,4),hebc1,44t0,t1,e是bb1上靠近b點的四等分點(或bebb1)2如圖,已知矩形abcd,pa平面abcd,m、n、r分別是ab、pc、cd的中點求證:(1)直線ar平面pmc;(2)直線mn直線ab.解析證法1:(1)連接cm,四邊形abcd為矩形,crrd,bmma,cmar,又ar平面pmc,ar平面pmc.(2)連接mr、nr,在矩形abcd中,abad,pa平面ac,paab,ab平面pad,mrad,nrpd,平面pda平面nrm,ab平面nrm,則abmn.證法2:(1)以a為原點,ab、ad、ap所在直線分別為x軸、y軸、z軸建立空間直角坐標系,設aba,adb,apc,則b(a,0,0),d(0,b,0),p(0,0,c),c(a,b,0),m、n、p分別為ab、pc、cd的中點,m(,0,0),n(,),r(,b,0),(,b,0),(,0,c),(,b,0),設,armc,ar平面pmc,ar平面pmc.(2)(0,),(a,0,0),0,mnab.3(2012天津理,17)如圖,在四棱錐pabcd中,pa平面abcd,acad,abbc,bac45,paad2,ac1.(1)證明:pcad;(2)求二面角apcd的正弦值;(3)設e為棱pa上的點,滿足異面直線be與cd所成的角為30,求ae的長分析因為acad,pa平面abcd,故以a為原點建立空間直角坐標系,寫出a、b、c、d、p的坐標(1)運用0證明pcad;(2)先求兩平面apc與平面dpc的法向量夾角的余弦值,再用平方關系求正弦值;(3)將異面直線所成的角通過平移轉化成向量與的夾角,利用向量夾角公式列等式解析如圖,以點a為原點建立空間直角坐標系,依題意得a

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